基于AD590的一种流量测量法

基于AD590的流量测量器摘 要：本文介绍了采用集成温度传感器AD590通过测量两点温度差测量流量的方法和实现电路。关键词： AD590；温度传感器；温度差测量；流量测量一、实验设计 1、AD590简介：AD590是一种价格低廉高精度的温度传感器，具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点。因此AD590的应用范围很广。其测量温度范围为：-55+150。它只有两个引脚接入电路。它有很高的输出阻抗（R。10M）。 AD590是电流输出型器件： Iout=CiT （1）式中电流温度系数Ci=1A/K，T为绝对温度值，T的单位为K 。 AD590供直流电压范围：4V30V，在直流电源电压大小有微小波动时，输出电流几乎不变。 2、采用AD590的温差测量电路图a图a为采用AD590的温差测量电路。据公式（1），图中两个AD590的输出电流为：I1= CiT1 (2) I2CiT2 (3)由节点电流法可知，对B点有I3=I2-I1=Ci(T2-T1) (4)由上式可见，I3与两点温度差成正比。图中电位器R2用于调零，即补偿运放AD707的失调电流，保证在当T1=T2时，I4=0,而当时， I4= I3= I2- I1 =Ci(T2-T1) (5) (6)综合（1）（2）（3）（4）（5）得：00iR3(T1-T2)=1(A /K)10K（T1-T2）=（T1-T2）（10mV/K） (7) =（t1-t2）（10mV/） (8) 3、采用AD590的流量测量电路图b在管道中间放置热源加热器（功率恒定），促使被测流体的温度升高。当流体静止时，沿管道轴向的温度场分布是对称于热源的。两个AD590对称于热源在轴线上放置。当流体流动时，沿管道轴向的温度场分布的对称性被扰动而破坏，使热源前端温度低于热源后端的温度，这就是产生一个温度差T，有公式G= （9）其中G为被测流体的质量流量kg/s ；P为加热器的恒定加热功率,P=48kw；为定压比热,水的比热与温度无关，因此，在20120度之间均是1calg-1-1(即4.1868103Jkj-1K-1) ，CP=1calg-1-1(即4.1868103Jkj-1K-1) T为加器前后端的温度差值。该流量计的测量电路部分可等效为图aT=T1-T2 （9）由（8）（9）式得, G= （10） 用恒定功率P加热器，则P、 Ci 、 R3、 CP已知，又由U0电压读数，即可知被测流体的质量流量G。由于被测G与电压U0不是线性关系，而是一个反比关系，在U0输出处加除法电路可消除非线性误差。 图（c）图（c）中，虚线所围部分是除法运算电路，它是由一个运算放大器和一个模拟乘法器组合而成的，利用虚地的概念有 (UN是直流标准电压，大小是5V) 由模拟乘法器（模拟乘法器是一种能实现模拟量相乘的集成电路）的功能可以知道：U2=KU1U0其中K为比例因子，具有V-1的量纲，如下图，反相输入除法运算电路 利用理想运放特性可得：上式表明 的商成正比。在图3-12-6中还可看出，为了保证运算放大器处于负反馈工作状态，则可正可负因此，图（c）中U1= -U1经反相比例运算电路后输出电压U 由电路知识知：U= - （11） 由式 （10）（11） 有被测系统的质量流量 G= （12）令 K0= 则G=K0U被测质量流量G与电压U成正比。上述即为基于温度差的一种流量测量法。 4、所用元器件：AD590LH、AD707A、水加热器Dyx-48-S、MPY100、反相放大器电阻 R1=5M，R2=50K，R3=10K ，R4=10K， R5=200KR6=100K,R7=67K,R8=10K,R9=9.1K, Rf=100K二、实验过程实验操作中，在保证实验原理的前提下，考虑到一些实际的状况，对实验电路及所使用的元器件进行了相关的调整，如下：其中，OP07是双电源单运放，连接方式如下：1、实验步骤：(1)按照实验电路图，连接电路(2)用万用表检查各部分连接是否正常(3)将万用表的黑笔头接GND，红笔头接输出(4)用手捏住上方的AD590，观察万用表的变化，并记录最终的测试电压值(5)重复步骤（4）多次测量记录，并分析2、实验结果根据当时的实验环境，设室温为28,人体的体温为36，不考虑其他因素的影响，测得的结果如下：测量次数1234测量电压/mV676359563、 实验过程分析a、因为插入面包板的导线太短，导致整个电路无法连通。b、首次使用面包板，连接出现了很多问题。后来，经过老师和同学讲解，问题得到了解决。c、测量时，万用表的笔头没能和接