摘要：针对现有各流量计结构较复杂、低流与微流难以检测的不足，设计了一种基于差压原理的新型液体流量检测仪。主要由特制的导液管和传感器组成，传感器检测导液管入口与出口之间的压力差，并将其转换成电压量输出，经放大电路放大后送单片机处理，最后由显示单元显示出流量值。检测仪具有结构简单、灵敏度高、精确度高、量程范围宽、成本低等优点。
0 引言
流量是生产生活中十分重要和常见的参数之一，研究流量的数字直显对于提高生产效率有着重要的意义。目前各种液体流量检测仪普遍存在着对于低速、微小流量很难检测或灵敏度不高的问题。为此，设计了一种差压式液体流量检测仪，较好地解决了这一问题。
1 设计原理
差压式液体流量检测仪的设计框图如图1所示，主要由差压式流量传感器、放大电路、自带8路高速10位A/D转换的单片机系统及其显示等组成。
电路工作时，基于差压式的液体流量传感器检测被测液体两个取压管的压力差并转换为电压信号，送放大电路对信号进行放大处理，放大后的电压信号通过自带8路高速10位A/D转换STC12C410AD单片机系统，对数据进行采集和处理，最后通过LCD显示器显示。
2 差压流量传感器
目前，国内外液体流量传感器很多，有电磁、超声波、涡轮、光纤等，其中超声波式和涡轮式在各个领域得到广泛应用。但是涡轮式有一个旋转叶轮直接与液体相接触，阻碍液体流动，且过载能力不强，并受液体质量的影响;超声波法虽然没有直接接触流体但它的灵敏度不够高，很难检测低速、小流量的液体;电磁式通常只对导电性液体有效。而26PCBFA6D型差压式传感器较好地克服了以上传感器的缺点，具有很好的灵敏度、线性度和稳定性，精确度高，量程宽，过载能力强，还有温度补偿功能。
2.1 差压传感器26PCBFA6D 3-作原理
26PCBFA6D型差压传感器内部电路主要由4个应变片电阻线和贴在梁上的传感器芯片组成一个惠斯通电桥。当无压力作用时，电桥平衡输出为零;当外界压力作用于梁上时，电桥失去平衡，就会有信号输出。
2.2 基于差压式的液体流量传感器装置及原理
差压式液体流量传感器的结构如图2所示，主要由导液管和差压式压力传感器组成。导液管由输入管、节流管、输出管和2个取压管组成，2个取压管由输入管和输出管引出，用于引出节流管两端的压力差。
输入管、节流管和输出管连接成“一”字型，取压管对称地接在输入管与输出管上，差压式压力传感器接在两个取压管上。输入管和输出管的内径比节流管大，取压管的内径通常最小。当有液体流过导液管时，输入管与输出管之间会产生压力差，输入管压力大于输出管的压力。由差压式传感器检测这个压力差，并转换成电压信号。
差压式液体流量仪的管道内没有任何阻件，节流管内径可大可小，这是优越其它流量计之处，节流管内径越小，设计出的流量范围就越小，目前设计了流量为0.1 mL/s以下的流量计。压力差随通过导液管单位时间内液体流量(流速)的变化而变化，其关系如下：
3 放大电路
放大电路采用的是高增益通用运算放大器FO07【3 J，其主要特点是输入级采用了NPN和PNP两种极性晶体管构成的共集一共基互补差动电路，具有很宽的共模及差模电压范围。同时该放大器的各级均采用有源负载，所以虽然只有2个增益级，但却可获得高达5×10 ～10 倍的电压增益，可以有效地提高传感器的灵敏度及电路的抗干扰能力。
放大电路连接如图3所示。图中R，=R：=R =R ;R5=民，放大电路的输入端接压力传感器的输出，放大电路的输出接一个1O位的ADC转换器。放大电路的增益为：
4 单片机
单片机采用STC12CA10AD系列单片机 ，是高速、低功耗、超强抗干扰的新型8051单片机，但速度快8～12倍，内部集成MAX810专用复位电路。自带A/D转换，转换口在P1口(P1.7一P1.0)，有8路l0位高速A/D转换器，速度可达100 kHz(10 次/s)。8路电压输入型A/D，可做温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。上电复位后P1口为弱上拉型I/O口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不需作为A/D使用的口可继续作为I/O口使用。
5 LCD显示
选用STC12C410AD系列单片机的普通I/O口来驱动LCD显示，连接图如图4所示。
6 结束语
对设计出的液体流量检测仪进行测试，低速流量可较为精确地测到0.2 mL/s，量程范围从5～170 mL/s，通过调整放大电路的增益和导液管的尺寸等因素，很容易提高检测仪的灵敏度、扩展检测仪的量程。设计利用差压原理，解决了现有各流量计结构较复杂、低流与微流难以检测的不足，检测仪具有结构简单、灵敏度高、量程范围宽、成本低等特点。
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