汽車排放氣體流量分析儀設計
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圖3 三角柱的結構(單位:mm)
根據雷諾數計算公式
，式中：ν-空氣的運動粘度，在標準壓力下20℃時，流量范圍140m3/h~930m3/h對應的雷諾數為3.3~21.9 ×104，滿足渦街測量的上下限要求，且具有理想的儀表系數。理論計算儀表系數K為：
（3）S1、S2分別為管道的橫截面積和三角柱的迎風面積，最終的儀表系數應以標定實驗的結果為準。
4、流量分析儀的電路設計
流量分析儀的電路設計包括流量傳感器、氧濃度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器四種傳感器的選型及測量電路設計，電路結構框圖如圖4所示。
圖4流量分析儀的電路框圖
3.1 流量傳感器
采用壓電式檢測漩渦的方式，當氣體流經管道時，三角柱產生的渦街周期性的對探頭的壓電陶瓷產生作用力，使之產生周期性變化的電荷，通過電荷放大電路，再經過逐級濾波、整形轉化成相應的方波電壓脈沖，頻率為44Hz至297Hz，幅值約為8.8V。該信號通過光電隔離，一方面可抑制來自測試現場的干擾，一方面將幅值將到5V以下，送入單片機進行周期測量。由于渦街的頻率與氣體流量成正比，通過測量電壓脈沖的頻率（周期）來測量氣體體積流量。
渦街流量傳感器的電路結構如圖5。
圖5 渦街流量計電路原理框圖
3.2 氧傳感器
采用A-02/T型氧濃度傳感器，該產品依據PTB 18.10設計，主要針對汽車尾氣測量。在干燥環境中，氧濃度在0~100%范圍內變化時，輸出模擬電壓信號7 ~ 13.5 mV，響應時間不超過5秒，線性誤差0.5%，工作壓力范圍75~125kPa，有NTC溫度補償。通過測量電路進行信號放大，并進行零點調節和增益調節，使其電路輸出電壓0~2.40V，對應的氧氣濃度為 0~22.5%。
3.3 溫度傳感器
采用Pt100鉑電阻作為感溫元件，將它與金屬保護管、絕緣材料做成一體的鎧裝結構，以減小混合氣中的有害氣體和雜質影響鉑電阻的性能。為提高測溫精度，進行了多點標定，在軟件中采用分段線性化的方法。同時，為提高傳感器的抗干擾能力，采用三線制的電路結構。實際測試該傳感器的測溫精度在（5~150）℃范圍內優于1.0℃。
3.4 壓力傳感器
壓力測量采用MPXA6115A系列片上集成式硅壓力傳感器，該傳感器內部集成了雙極運算放大器電路和薄膜電阻網絡電路，內部結構見圖6。
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