专利名称：涡轮流量传感器输出频率测量电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于流量测量技术，涉及对涡轮流量传感器输出频率测量电路的改进。
背景技术：
目前的航空发动机喷嘴瞬时流量的测量装置，采用涡轮流量传感器给出代表流量的正弦或者方波信号，测量电路为纯数字逻辑电路，在规定的门限内对涡轮流量传感器输出的正弦或者方波信号进行计数得到频率值，然后把频率值换算成流量值。其缺点是流量测量精度不高，不能满足新型发动机流量测量的精度要求。具体地说，首先，现有测量装置的频率测量电路不能保证门限的起始时刻与信号的起始时刻同步，从而产生计数误差； 其次，对于最后一个信号周期的残余波形无法计量，从而忽略了小数部分，造成流量测量误差。
发明内容本实用新型的目的是提出一种能提高流量测量精度的涡轮流量传感器输出频率测量电路，以满足新型发动机喷嘴瞬时流量的测量需要。本实用新型的技术方案是涡轮流量传感器输出频率测量电路，包括一个涡轮流量传感器P，其特征在于，涡轮流量传感器输出频率测量电路由涡轮流量传感器P、整数部分预处理电路、和单片机电路组成；(1)整数部分预处理电路1由三极管T、光电隔离器U1、与门U2、电阻Rl和R2、电容Cl以及二极管Dl组成；涡轮流量传感器P的信号输出端Pl串联电阻Rl后与三极管T 的基极连接，涡轮流量传感器P的接地端P2接地，涡轮流量传感器P的电源输入端P3与 +24V连接，电阻R2的一端、电容Cl的一端和二极管Dl的负极与三极管T的基极连接，电阻 R2的另一端、电容Cl的另一端和二极管Dl的正极接地，三极管T的发射极接地，三极管T 的集电极与光电隔离器Ul的信号输入端连接，光电隔离器Ul的电源输入端与+24V连接， 光电隔离器Ul的接地端接地，光电隔离器Ul的信号输出端和与门U2的输入端连接，与门 U2的输出端为整数部分预处理电路1的输出端；(2)小数部分预处理电路2由电阻R3、R4、R5、R6、电容C2、运算放大器U3、与门U4 组成；涡轮流量传感器P的信号输出端Pl串联电阻R3后与运算放大器U3的同相端连接， 电容C2的一端与运算放大器U3的同相端连接，电容C2的另一端接地，电阻R4的一端接运算放大器U3的反相端，电阻R4的另一端接运算放大器U3的输出端，电阻R5的一端接运算放大器U3的反相端，电阻R5的另一端接地，电阻R6的一端与运算放大器U3的输出端连接， 电阻R6的另一端和与门U4的输入端连接，与门U4的输出端为小数部分预处理电路2的输出端；(2)单片机电路3由单片机TO和高精度晶体振荡器X组成，单片机TO的电源输入端VCC与+5V连接，单片机TO的接地端GND接地，单片机TO的复位端RST端接+5V，晶体振
3荡器X的信号输出端OSC与单片机TO的时钟输入端XTALl连接，晶体振荡器X的接地端接地，晶体振荡器X的电源输入端与+5V连接，整数部分预处理电路1的输出与单片机U5的第一外部中断输入端INTO连接，小数部分预处理电路2的输出与单片机TO的第二外部中断输入端INTl连接，单片机TO的输出端OUT与显示设备的输入端连接，单片机TO的通讯端TXD与通讯设备连接。本实用新型的优点是大大提高了涡轮流量传感器的流量测量精度，满足了新型发动机喷嘴瞬时流量的测量需要。试验证明，本实用新型将流量测量精度提高了 3个数量级，从个位数提高到小数点后第3位。
图1是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面对本实用新型做进一步详细说明。参见图1，涡轮流量传感器输出频率测量电路，包括一个涡轮流量传感器P，其特征在于，涡轮流量传感器输出频率测量电路由涡轮流量传感器P、整数部分预处理电路1、和单片机电路3组成；(1)整数部分预处理电路1由三极管T、光电隔离器U1、与门U2、电阻Rl和R2、电容Cl以及二极管Dl组成；涡轮流量传感器P的信号输出端Pl串联电阻Rl后与三极管T 的基极连接，涡轮流量传感器P的接地端P2接地，涡轮流量传感器P的电源输入端P3与 +24V连接，电阻R2的一端、电容Cl的一端和二极管Dl的负极与三极管T的基极连接，电阻 R2的另一端、电容Cl的另一端和二极管Dl的正极接地，三极管T的发射极接地，三极管T 的集电极与光电隔离器Ul的信号输入端连接，光电隔离器Ul的电源输入端与+24V连接， 光电隔离器Ul的接地端接地，光电隔离器Ul的信号输出端和与门U2的输入端连接，与门 U2的输出端为整数部分预处理电路1的输出端；(2)小数部分预处理电路2由电阻R3、R4、R5、R6、电容C2、运算放大器U3、与门U4 组成；涡轮流量传感器P的信号输出端Pl串联电阻R3后与运算放大器U3的同相端连接， 电容C2的一端与运算放大器U3的同相端连接，电容C2的另一端接地，电阻R4的一端接运算放大器U3的反相端，电阻R4的另一端接运算放大器U3的输出端，电阻R5的一端接运算放大器U3的反相端，电阻R5的另一端接地，电阻R6的一端与运算放大器U3的输出端连接， 电阻R6的另一端和与门U4的输入端连接，与门U4的输出端为小数部分预处理电路2的输出端；(2)单片机电路3由单片机TO和高精度晶体振荡器X组成，单片机TO的电源输入端 VCC与+5V连接，单片机U5的接地端GND接地，单片机U5的复位端RST端接+5V，晶体振荡器X的信号输出端OSC与单片机TO的时钟输入端XTALl连接，晶体振荡器X的接地端接地， 晶体振荡器X的电源输入端与+5V连接，整数部分预处理电路1的输出与单片机TO的第一外部中断输入端INTO连接，小数部分预处理电路2的输出与单片机TO的第二外部中断输入端INTl连接，单片机TO的输出端OUT与显示设备的输入端连接，单片机TO的通讯端TXD 与通讯设备连接。本实用新型的工作原理是涡轮流量传感器P的输出信号分两路分别进入到整数部分预处理电路1和小数部分预处理电路2中，在整数部分预处理电路1中，信号通过Rl
4驱动三极管T将信号整形成方波并驱动光电隔离器Ul进行信号的隔离，输出信号再经U2 缓冲、整形后输出到单片机U5的第一外部中断输入端INTO。小数部分预处理电路2中，信号先经过运算放大器U3放大并由U4缓冲、整形后输出到单片机TO的第二外部中断输入端 INTl。接于油路中的涡轮流量传感器P将油路中介质流动的流量转换成一定幅值、相应频率的方波或正弦波电信号，其频率在OKHz 3KHz之间，输出信号频率与流量成正比。测量电路在设定的门限时间内对涡轮流量传感器P输出的正弦波信号进行计数，即可得到瞬时流量值。本实用新型电路中，整数部分测量的原理是开始测量时，应保证待测信号的起始时刻与门限起始时刻保持同步，在电路中，流量信号整数部分预处理电路1的输出与单片机U5的第一外部中断输入端INTO连接，单片机U5首先对该输出信号进行下降沿的判断， 在待测信号的下降沿时刻，立即引发单片机的INT中断，进入中断则马上启动对门限内正弦波信号脉冲的计数，直到门限结束为止，如此，可完成在一定门限内对待测信号频率的整数部分的测量。小数部分测量的原理是单片机利用高精度晶体振荡器X的时钟信号对待测信号的残缺脉冲(即小数部分)进行细分，测出单片机TO的第二外部中断输入端INTl上待测
信号每个周波的周期值、并存储，i = 1,2,......n，在门限的结束时刻，所测出待测信号
的第η个周波的残缺脉冲的时间为tn，将前n-1个脉冲的周期值t求平均值，得到平均周期 T，则第η个周波的残缺脉冲的计数值为tn/T，即计数值的小数部分。本实用新型的一个实施例中，高精度晶体振荡器X采用具有温度补偿的IOMHz晶体振荡器，经8分频后，测量时钟的频率为1.2511，即测量的时间基准为0.8 4 8。在-40 80°C范围内，高精度晶体振荡器X的频率稳定度能达到0. 5xl0_6ppm，单片机采用ATMEGA8L， 高速光电隔离器采用HCPL3010。涡轮流量传感器P采用从国外进口的FT0-3或FT0-5。
权利要求1.涡轮流量传感器输出频率测量电路，包括一个涡轮流量传感器P，其特征在于，涡轮流量传感器输出频率测量电路由涡轮流量传感器P、整数部分预处理电路[1]、和单片机电路[3]组成；(1)整数部分预处理电路[1]由三极管T、光电隔离器U1、与门U2、电阻Rl和R2、电容 Cl以及二极管Dl组成；涡轮流量传感器P的信号输出端Pl串联电阻Rl后与三极管T的基极连接，涡轮流量传感器P的接地端P2接地，涡轮流量传感器P的电源输入端P3与+24V 连接，电阻R2的一端、电容Cl的一端和二极管Dl的负极与三极管T的基极连接，电阻R2 的另一端、电容Cl的另一端和二极管Dl的正极接地，三极管T的发射极接地，三极管T的集电极与光电隔离器Ul的信号输入端连接，光电隔离器Ul的电源输入端与+24V连接，光电隔离器Ul的接地端接地，光电隔离器Ul的信号输出端和与门U2的输入端连接，与门U2 的输出端为整数部分预处理电路[1]的输出端；(2)小数部分预处理电路[2]由电阻R3、R4、R5、R6、电容C2、运算放大器U3、与门U4组成；涡轮流量传感器P的信号输出端Pl串联电阻R3后与运算放大器U3的同相端连接，电容C2的一端与运算放大器U3的同相端连接，电容C2的另一端接地，电阻R4的一端接运算放大器U3的反相端，电阻R4的另一端接运算放大器U3的输出端，电阻R5的一端接运算放大器U3的反相端，电阻R5的另一端接地，电阻R6的一端与运算放大器U3的输出端连接， 电阻R6的另一端和与门U4的输入端连接，与门U4的输出端为小数部分预处理电路[2]的输出端；(2)单片机电路[3]由单片机TO和高精度晶体振荡器X组成，单片机TO的电源输入端 VCC与+5V连接，单片机U5的接地端GND接地，单片机U5的复位端RST端接+5V，晶体振荡器X的信号输出端OSC与单片机TO的时钟输入端XTALl连接，晶体振荡器X的接地端接地， 晶体振荡器X的电源输入端与+5V连接，整数部分预处理电路[1]的输出与单片机TO的第一外部中断输入端INTO连接，小数部分预处理电路[2]的输出与单片机TO的第二外部中断输入端INTl连接，单片机TO的输出端OUT与显示设备的输入端连接，单片机TO的通讯端TXD与通讯设备连接。
专利摘要本实用新型属于流量测量技术，涉及对涡轮流量传感器输出频率测量电路的改进。它包括一个涡轮流量传感器P，其特征在于，涡轮流量传感器输出频率测量电路由涡轮流量传感器P、整数部分预处理电路[1]、小数部分预处理电路[2]和单片机电路[3]组成；整数部分预处理电路[1]由三极管T、光电隔离器U1、与门U2、电阻R1和R2、电容C1以及二极管D1组成；小数部分预处理电路[2]由电阻R3、R4、R5、R6、电容C2、运算放大器U3、与门U4组成。本实用新型大大提高了涡轮流量传感器的流量测量精度，满足了新型发动机喷嘴瞬时流量的测量需要。
文档编号G01F1/32GK201983810SQ20102070131
公开日2011年9月21日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月2日
发明者何新福, 方世杰, 李发展, 梅文军 申请人:贵州黎阳航空动力有限公司