航空多介质流量校准方法及其校准系统技术方案

本发明专利技术涉及一种航空多介质流量校准方法，该方法主要包括以下步骤：将介质温度以固定间隔调节，重复测量，获得多个温度点下的流量传感器频率与流量的对应曲线族；通过数学公式拟合试验点的方式，将多组数据曲线拟合为一个以X为温度，Y为流量传感器频率值，Z为实际流量的空间曲面；将该曲面进行归一化处理，总结为一个以温度及传感器频率为输入，以流量值为输出的公式；实际测量时，通过测量介质温度及流量传感器频率，通过所获得的公式进行计算，获得需要测量的流量值。本发明专利技术具有较强的抗干扰性能，能够直接在现场开展流量校准工作，校准效率更高。

Calibration method and calibration system of aviation multi medium flow

The invention relates to a method of air flow calibration of multi medium, the method includes the following steps: the medium temperature at a fixed interval adjustment, repeated measurements, the corresponding curves for flow sensor frequency and flow multiple temperatures; using a mathematical formula to fit the experimental points the way to a set of data curve fitting a X temperature, Y flow sensor frequency value, Z is a spatial curve of actual flow; the surface was normalized, summed up as a temperature sensor and the frequency of input to output flow value formula; actual measurement, by measuring the medium temperature and flow sensor frequency, calculated by the obtained formula to obtain the flow measurement value. The invention has strong anti-interference performance, can directly carry out flow calibration work on the field, and has higher calibration efficiency.

【技术实现步骤摘要】
航空多介质流量校准方法及其校准系统
本专利技术属于一种流量测量系统，尤其是一种利用叶轮式传感器在不同介质温度下进行多种航空油料介质流量校准系统及其校准方法。
技术介绍
现有的航空多介质流量校准系统，采用固定脉冲数计时的方式测量频率，在校准过程中，其需要将被测介质温度调节至已知参数的温度点附近再进行校准，同时对校准结果不进行温度影响量修正。因此现有的航空多介质流量校准系统存在需良好的试验环境，并只能在特定温度进行流量校准的缺点。
技术实现思路
本专利技术为解决现有测试方法需良好的试验环境，并只能在特定温度进行流量校准的缺点，而提供一种具有更高精度的现场型全温度范围的航空多介质流量校准系统及其校准方法。其具有较强的抗干扰性能，能够直接在现场开展流量校准工作，校准效率更高。本专利技术的技术解决方案是：本专利技术为一种航空多介质流量校准方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：1)将被测介质温度调节至温度t1；2)通过体积法精确测量实际流量L1，并获得介质温度t1、流量L1时，流量传感器的频率值f1；3)在介质温度保持t1的情况下，重复步骤2)，获得多个频率——流量对应关系点，构成一条在温度t1时的流量传感器频率与流量的对应曲线；4)将介质温度以固定间隔调节至t2，t3等，重复步骤1)-3),获得多个温度点下的流量传感器频率与流量的对应曲线族；5)通过数学公式拟合试验点的方式，将多组数据曲线拟合为一个以X为温度，Y为流量传感器频率值，Z为实际流量的空间曲面；6)将该曲面进行归一化处理，总结为一个以温度及传感器频率为输入，以流量值为输出的公式；7)实际测量时，通过测量介质温度及流量传感器频率，通过步骤6)所获得的公式进行计算，获得需要测量的流量值。上述步骤6)中在使用滑油、航空燃油时，流量计算公式分别为：L滑油＝f*((f2+18500*f)*t2.53*10-9)/615(t>35℃,t<80℃)；L航空燃油＝f*((f2+23500*f)+154300)*(t-4)1.43*10-9)/723(t>10℃,t<70℃)；其中,L滑油,L航空燃油分别为采用滑油和航空燃油两种介质时的流量，单位mL/min，f为测得的频率信号，t为介质温度。一种实现上述的航空多介质流量校准方法的系统，其特殊之处在于：该装置包括温度传感器、流量传感器、测温电路、测频电路和中央处理器，温度传感器通过测温电路接入中央处理器，流量传感器通过测频电路接入中央处理器。上述测频电路包括数据载入电路、数据读出电路、脉冲数计数器、振荡个数计数器、溢出位、恒温晶振、数据载入接口和数据读出接口，数据载入接口通过数据载入电路接入脉冲数计数器，恒温晶振通过单刀双掷开关与振荡个数计数器连接，脉冲数计数器和溢出位通过与门与单刀双掷开关连接。上述脉冲数计数器和振荡个数计数器均为64位计数器。上述数据载入电路、数据读出电路均为串进并出移位电路。上述恒温晶振为50M低温漂晶振。上述流量传感器与测频电路之间还接有模拟滤波电路，模拟滤波电路包括低通滤波器和光电隔离电路，流量传感器依次通过低通滤波器和光电隔离电路接入测频电路。本专利技术提供的航空多介质流量校准系统，采用FPGA可编程逻辑列阵设计出高精度频率测频电路，可实现全范围内高精度等间隔测量，经测试，使用本专利技术，抗干扰性能完全满足现场复杂电磁条件下的使用需求，测量精度较现有测试方法精度提升10倍以上，可广泛应用于各种介质油品的试验台流量校准过程中，大大提高流量校准精度及效率。本专利技术提供的航空多介质流量校准方法在流量算法方面，针对原有方式只能在特定温度点上完成流量计算的弊端，独创曲面换算算法，将传感器在不同的介质温度下，不同的流量范围内的流流—频率换算关系，做出了更加贴近真实的数学描述，解决不同温度下的流量换算问题。附图说明图1为本专利技术的系统框图；图2为本专利技术的测频电路的结构框图；图3为本专利技术方法的数据换算曲面；图4为本专利技术方法的中间点拟合示意图。具体实施方式参见图1，本专利技术的装置包括温度传感器、流量传感器、测温电路、测频电路和中央处理器，温度传感器通过测温电路接入中央处理器，流量传感器通过测频电路接入中央处理器。测频电路前级还可采用抗干扰性较强的模拟滤波电路，可大幅改善仪器的电磁兼容能力及抗干扰性能，该部分电路前级具有低通滤波器，后级采用光电隔离电路，经过该电路，可有效滤除工频及射频干扰，并可有效保护下一级测频电路部分，使本仪器在现场工作的稳定性大大提高。测频过程分为粗测和精密测量两部分，粗测由单片机以单脉冲周期法进行粗略测量，在全范围内达到0.5％的测量精度即可，该部分以现有技术易于实现，粗测是为了获取大致的频率范围，从而获得精测时测频窗口的被测信号的计频数，使本系统在测量不同频率值时的测量时间基本保持一致。参见图2，本专利技术的测频电路包括数据载入电路、数据读出电路、脉冲数计数器、振荡个数计数器、溢出位、恒温晶振、数据载入接口和数据读出接口，数据载入接口通过数据载入电路接入脉冲数计数器，恒温晶振通过单刀双掷开关与振荡个数计数器连接，脉冲数计数器和溢出位通过与门与单刀双掷开关连接。其中脉冲数计数器和振荡个数计数器均为64位计数器。数据载入电路、数据读出电路均为串进并出移位电路。恒温晶振为50M低温漂晶振。测量时，通过脉冲数计数器S2、振荡个数计数器S1，分别已知频率基准信号(例如50MHZ晶振)和被测信号进行计数，计数开始前，通过数据载入电路对脉冲数计数器S2设置特定的初始值，使其处于计数n后溢出的初值，例如采用64位计数器，要使计数器计数8后发生溢出，应装填n＝264-8，将该计数器溢出位通过硬件语言编程为振荡个数计数器S1输入开关的控制极，做到当脉冲数计数器S2溢出时，立即停止振荡个数计数器S1的计数，此时，振荡个数计数器S1中的计数个数，与振荡个数计数器S1输入的已知频率值，可换算为时间值。如计数50M个则时间刚好为1S，由于已知被测频率信号产生n＝10个脉冲的时间是1S，则待测频率为0.1HZ。该方式的好处是，采用硬件语言直接生成低延时的直接电路连接，区别传统的通过CPU采样的方式，相当于为了完成测频任务，定制了一种专用CPU。能够将精度提升数倍，特别是在测量高频信号时，提升效果更加明显。本专利技术还提供一种进行航空多介质流量校准方法，该方法包括以下步骤：1)将被测介质温度调节至温度t1；2)通过体积法精确测量实际流量L1，并采用叶轮型传感器获得介质温度t1、流量L1时流量传感器的频率值f1；3)在介质温度保持t1的情况下，重复步骤2)，获得多个频率——流量对应关系点，构成一条在温度t1时的叶轮传感器频率与流量的对应曲线；4)将介质温度以固定间隔调节至t2，t3等，重复步骤1)-3),获得多个温度点下的传感器频率与流量的对应曲线族；5)参见图3，通过数学公式拟合试验点的方式，将多组数据曲线拟合为一个以x为温度，Y为传感器频率值，Z为实际流量的空间曲面；6)将该曲面进行归一化处理，总结为一个以温度及传感器频率为输入，以流量值为输出的公式；参见图4，进行归一化处理时，当测量点P位于数据换算曲面网格内某一点时，先定位该点在曲面中的哪一个小平面S0上，并通过该小平面S0邻近四个平面S1-S4，计算出P点在该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空多介质流量校准方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)将被测介质温度调节至温度t

【技术特征摘要】
1.一种航空多介质流量校准方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)将被测介质温度调节至温度t1；2)通过体积法精确测量实际流量L1，并获得介质温度为t1、流量为L1时，流量传感器的频率值f1；3)在介质温度保持t1的情况下，重复步骤2)，获得多个频率——流量对应关系点，构成一条在温度t1时的流量传感器频率与流量的对应曲线；4)将介质温度以固定间隔调节至t2，t3等，重复步骤1)-3),获得多个温度点下的流量传感器频率与流量的对应曲线族；5)通过数学公式拟合试验点的方式，将多组数据曲线拟合为一个以X为温度，Y为流量传感器频率值，Z为实际流量的空间曲面；6)将该曲面进行归一化处理，总结为一个以温度及传感器频率为输入，以流量值为输出的公式；7)实际测量时，通过测量介质温度及流量传感器频率，通过步骤6)所获得的公式进行计算，获得需要测量的流量值。2.根据权利要求1所述的航空多介质流量校准方法，其特征在于：所述步骤6中)在使用滑油、航空燃油时，流量值计算公式分别为：L滑油＝f*((f2+18500*f)*t2.53*10-9)/615(t>35℃,t<80℃)；L航空燃油＝f*((f2+23500*f)+154300)*(t-4)1.43*10-9)/723(t>10℃,t<70℃)；其中,L滑油,L航空燃油分别为采用滑油和航空燃油两种介质时的...

【专利技术属性】
技术研发人员：项阳，李琳，周宇涛，
申请(专利权)人：西安航空动力控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61