專(zhuān)利名稱(chēng)：流型在線顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種流型顯示裝置，尤其是涉及一種能直觀地顯示兩相流型的流型在線顯示裝置。
目前，判別管道中氣液兩相流的流型的方法有，直接目測(cè)法，高速攝影法，X光透視或多束射線測(cè)量，接觸式電導(dǎo)探針或光導(dǎo)探針以及間接測(cè)量法等。其中接觸式電導(dǎo)探針是采用單根探針，兩相流流過(guò)探針時(shí)產(chǎn)生的振蕩信號(hào)，經(jīng)處理加到示波器上，觀察者根據(jù)示波器上顯示的波形判斷管道中的流型，上述各種方法或者不直觀，或者不能進(jìn)行在線測(cè)量。
本實(shí)用新型的目的是提供一種流型在線顯示裝置，它用于氣液兩相流(其中液相是導(dǎo)電的液體介質(zhì))的流型的在線測(cè)量。
以下結(jié)合附圖加以說(shuō)明

圖1是流型在線顯示裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是前置信號(hào)處理電路原理圖；圖4是專(zhuān)用接口卡電路原理圖；圖5是微機(jī)系統(tǒng)采用APPLE－Ⅱ時(shí)的應(yīng)用軟件程序框圖。
圖1示出了流型在線顯示裝置結(jié)構(gòu)框圖。圖中1為多探針傳感器、2為前置信號(hào)處理器、3為專(zhuān)用接口卡、4為個(gè)人微型計(jì)算機(jī)、5為鍵盤(pán)、6為打印機(jī)、7為顯示器、8為工藝管道。當(dāng)氣液兩相流流過(guò)安裝在工藝管道8上的傳感器1時(shí)，傳感器輸出的信號(hào)(當(dāng)探針接觸液相時(shí)為±Vl，當(dāng)探針接觸氣相時(shí)為±Vg，｜Vg｜＞＞｜Vl｜)傳送給前置信號(hào)處理器2，轉(zhuǎn)化為與探針接觸到的介質(zhì)一一對(duì)應(yīng)的信號(hào)，即液相為高電平5V，氣相為低電平0V。該信號(hào)通過(guò)專(zhuān)用接口卡3，加到個(gè)人微機(jī)4中的數(shù)據(jù)總線上，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，便可在顯示器7上直觀地顯示出工藝管道內(nèi)氣液兩相流的流型圖形。打印機(jī)6接到個(gè)人微機(jī)4，用于流型圖形的硬拷貝。鍵盤(pán)5與個(gè)人微機(jī)相連，用于人工操作，操作人員按動(dòng)有關(guān)按鍵，可以改變屏幕上流型圖形的水平或垂直方向的放大倍數(shù)，圖形的移動(dòng)速度以及打印和存入軟盤(pán)。
圖2示出了傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中9為探針，共6根、10為公共地極、11為支架。支架采用有機(jī)玻璃或其它絕緣材料制作，其縱、橫向截面均為流線型，以減小對(duì)管道內(nèi)流型的影響。6根探針在支架上迎著兩相流流向安裝，各探針間隔相同，長(zhǎng)度相等。探針長(zhǎng)度視管徑而定(20寸管徑時(shí)為20mm)，過(guò)短會(huì)影響測(cè)量精度，太長(zhǎng)探針易產(chǎn)生變形。探針頭部加工成針尖狀，以便能分辨較小的氣泡。探針除針尖外，其余部分外包高強(qiáng)度絕緣漆。探針的引線通過(guò)支架內(nèi)部引出。支架上還固定有公共地極10。傳感器與管道以法蘭形式連接，并采用幅值為±5V的對(duì)稱(chēng)方波脈沖電源供電，以防止探針極化，同時(shí)又簡(jiǎn)化了電源電路。
圖3示出了前置信號(hào)處理電路原理圖。前置信號(hào)處理器包括6個(gè)相同的處理電路，分別對(duì)6個(gè)探針信號(hào)VT進(jìn)行處理。圖3中，運(yùn)算放大器IC構(gòu)成比較器電路，它由單端電源＋V供電。探針信號(hào)VT加在電阻R1的一端，R1的另一端與二極管D1負(fù)極、D2正極相連，D1的正極接IC的同相輸入端，D2的負(fù)極接IC的反相輸入端。電阻R2、R6和R5串聯(lián)構(gòu)成分壓電路，R2的另一端接正電源＋V，R5的另一端接負(fù)電源－V，R2和R6接點(diǎn)處電壓VA通過(guò)R3加到IC的同相端，R6與R5接點(diǎn)處電壓V
通過(guò)R4加到IC的反相端。R2～R6構(gòu)成的電阻網(wǎng)絡(luò)目的是提供閾值電壓±VS(VS＝VA－VD1、－VS＝－V
＋VD2)，調(diào)R6的阻值大小可以改變±VS的大小。當(dāng)輸入電壓VT的絕對(duì)值大于VS的絕對(duì)值時(shí)，即｜VT｜＞｜VS｜時(shí)，輸出電壓VP＝0；當(dāng)｜VT｜＜｜VS｜時(shí)VP＝5V。這也就是說(shuō)，當(dāng)探針接觸氣相時(shí)，前置信號(hào)處理電路的輸出電壓VP為低電平(0V)；而當(dāng)探針接觸液相時(shí)，VP為高電平(5V)，這樣前置信號(hào)處理電路的輸出電壓就與探針接觸到的介質(zhì)有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
圖4示出了為專(zhuān)用接口卡電路原理圖，其作用是把前置信號(hào)處理器的輸出信號(hào)濾波，整形后，加到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)總線上，以便計(jì)算機(jī)采樣并處理。圖中U1為六史密特觸發(fā)反相器，U2為八緩沖器，由前置信號(hào)處理器輸出的6個(gè)信號(hào)VP1～VP6，通過(guò)6個(gè)電阻R7～R12分別接到U1的輸入端，6個(gè)電容C1～C6接在U1輸入端與地之間。U1的輸出接到U2的6個(gè)輸入端，U2的輸出接在微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總線的D0～D5上，U2的控制端G與微機(jī)插槽的地址空間選擇信號(hào)(DEVICE SELECT)相連。微機(jī)在采樣時(shí)，只要讀取相應(yīng)的地址，使緩沖器打開(kāi)，便可把VP1～VP6讀入微機(jī)。
圖5示出了微機(jī)系統(tǒng)采用APPLE－Ⅱ時(shí)的應(yīng)用軟件程序框圖。應(yīng)用軟件由主程序、非屏蔽中斷和可屏蔽中斷服務(wù)程序三部分組成。圖中a)為主程序框圖時(shí)鐘卡設(shè)置，它由BASIC程序段和匯編程序段二部分構(gòu)成。微機(jī)上電開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，先執(zhí)行BASIC程序段，進(jìn)行初始化、設(shè)置各類(lèi)參數(shù)，時(shí)鐘卡設(shè)置、初始銘牌顯示、時(shí)鐘采樣顯示等，然后等待，在接到開(kāi)始測(cè)試的命令后，通過(guò)CALL語(yǔ)句轉(zhuǎn)入?yún)R編程序。匯編程序中，先進(jìn)行初始化、請(qǐng)內(nèi)存、設(shè)置垂直、水平放大倍數(shù)、分辨率的初值和各類(lèi)指針，然后開(kāi)中斷，并執(zhí)行相應(yīng)的顯示操作取六組數(shù)據(jù)，把此數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣變換、數(shù)據(jù)處理、將屏幕流型圖形左移7點(diǎn)行，再把新的顯示數(shù)據(jù)送到屏幕上顯示。顯示后再返回取下六組數(shù)據(jù)，并重復(fù)上述過(guò)程，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)下去。圖b)為非屏蔽中斷服務(wù)程序框圖。該程序每1ms執(zhí)行一次，由時(shí)鐘卡每1ms提供一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)。微機(jī)中CPU響應(yīng)中斷后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入非屏蔽中斷的入口地址03FE和03FFH，執(zhí)行本框圖表示的程序。首先保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，將各工作寄存器的內(nèi)容放入堆棧，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，把采樣數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)存貯區(qū)，并對(duì)存貯區(qū)進(jìn)行判斷，是否已放滿，如果未放滿則恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，然后返回主程序；如果已放滿，則進(jìn)行要否把數(shù)據(jù)存入磁盤(pán)的判斷。要存盤(pán)，則跳轉(zhuǎn)以BASIC語(yǔ)言編寫(xiě)的存盤(pán)操作程序模塊，存盤(pán)后再轉(zhuǎn)主程序的匯編程序段；如果不存盤(pán)，則把數(shù)據(jù)指針回復(fù)為初始值，再恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回主程序。這里存盤(pán)程序模塊用BASIC語(yǔ)言編寫(xiě)是因編程簡(jiǎn)單方便。圖c)為可屏蔽中斷服務(wù)程序框圖。該程序每秒執(zhí)行一次，由時(shí)鐘卡每秒提供一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)。微機(jī)中CPU響應(yīng)中斷，自動(dòng)轉(zhuǎn)入可屏蔽中斷入口地址03FB～03FDH，開(kāi)始執(zhí)行此程序。首先保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，然后時(shí)鐘卡采樣，在屏幕的右上角顯示一個(gè)電子鐘(文本時(shí)鐘顯示和高分辨圖形時(shí)鐘顯示)，調(diào)用鍵盤(pán)分析程序，最后恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回主程序。這里鍵盤(pán)分析程序作為可屏蔽中斷服務(wù)程序的一部分，即可使整個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)儀表化操作，又可對(duì)按鍵及時(shí)響應(yīng)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是①實(shí)現(xiàn)了氣液兩相流流型的在線、連續(xù)測(cè)量，流型顯示直觀，圖形大小、移動(dòng)速度以及分辨率均可調(diào)，并可打印輸出和存入磁盤(pán)；②傳感器并用多探針結(jié)構(gòu)，并以正、負(fù)對(duì)稱(chēng)的方波脈沖電源供電，避免了探針極化；③軟件采用高級(jí)語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程，功能強(qiáng)，效率高；④程序設(shè)計(jì)中采用了智能儀表的設(shè)計(jì)思想和方法，裝置操作簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求1.一種流型在線顯示裝置，它是將傳感器[1]輸出的信號(hào)傳送給前置信號(hào)處理器[2]，經(jīng)專(zhuān)用接口卡[3]加到個(gè)人微機(jī)[4]中的數(shù)據(jù)總線上，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，即在顯示器[7]上顯示和打印機(jī)[6]上打??；其特征在于所說(shuō)的前置信號(hào)處理器包括6個(gè)相同的處理電路，分別對(duì)6個(gè)探針信號(hào)VT進(jìn)行處理；其處理電路為運(yùn)算放大器IC構(gòu)成比較器電路，它由單端電源+V供電；探針信號(hào)VT加在電阻R1的一端，R1的另一端與二極管D1負(fù)極，D2正極相連，D1的正極接IC的同相輸入端，D2的負(fù)極接IC的反相輸入端；電阻R2，R6和R5串聯(lián)構(gòu)成分壓電路，R2的另一端接正電源+V，R5的另一端接負(fù)電源-V，R2和R6接點(diǎn)處電壓VA通過(guò)R3加到IC的同相端，R6與R5接點(diǎn)處電壓VA通過(guò)R4加到IC的反相端；所說(shuō)的專(zhuān)用接口卡為U1為六史密特觸發(fā)反相器，U2為八緩沖器，由前置信號(hào)處理器輸出的6個(gè)信號(hào)VP1～VP6，通過(guò)6個(gè)電阻R7～R12分別接到U1的輸入端，6個(gè)電容C1～C6接在U1輸入端與地之間；U1的輸出接到U2的6個(gè)輸入端，U2的輸出接在微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總線的Po-D5上，U2的控制端G與微機(jī)插槽的地址空間選擇信號(hào)(DEVICE，SELECT)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流型在線顯示裝置，其特征在于所說(shuō)的傳感器其結(jié)構(gòu)為在縱橫向截面均為流線型的支架〔11〕上設(shè)有公共地極〔10〕和探針〔9〕，探針共6根，各探針間隔相同，長(zhǎng)度相等。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種流型在線顯示裝置，它是將傳感器輸出的信號(hào)傳送給前置信號(hào)處理器經(jīng)專(zhuān)用接口卡加到個(gè)人微機(jī)中的數(shù)據(jù)總線上，即在顯示器上顯示和打印機(jī)上打印。傳感器采用多探針結(jié)構(gòu)，并用正、負(fù)對(duì)稱(chēng)的方波脈沖電源供電。本實(shí)用新型用于氣液兩相流(其中液相是導(dǎo)電的液體介質(zhì))流型的在線測(cè)量?？梢灾苯釉谖C(jī)的屏幕上顯示出管道內(nèi)的流型圖形，流型圖形可沿垂直和水平方向擴(kuò)展，移動(dòng)速度可調(diào)。
文檔編號(hào)G01N27/00GK2091458SQ91204879
公開(kāi)日1991年12月25日 申請(qǐng)日期1991年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月26日
發(fā)明者周澤魁, 胡赤鷹, 何明, 李海青 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)