台科大自控所&鎰田科技-風速計自動品管檢測系統之研製-2015

風速計自動品管檢測系統之研製


關玉蘋 1、蔡明忠 1、朱仁誠 2、朱信燁 2
1 國立臺灣科技大學 自動化及控制研究所
2 鎰田科技股份有限公司

摘要
本研究目的在建構一套風速計自動品管檢測系統。系統包含 PC 端的人機檢測介面、實驗腔體(風洞)、風速感測器及資料擷取模組等。風洞乃以流體力學為基礎,製造均速穩定的流體。系統透過資料擷取卡控制馬達轉速,改變風速。並擷取待測風速計與參考風速計的風速訊號,計算風速計品質特性、並產出風速計品管檢驗報表。本系統特性包括(1)可控制風速之檢測腔體(風洞)建構;(2)PC - based 自動化風速控制與品管檢測人機介面;(3)風速自動品管檢驗報表輸出。經實驗結果顯示,本系統可有效的自動進行風速計之品質檢測、節省時間,控制其品質與穩定度。


關鍵字:風洞、風速計、品管檢測、自動化、資料擷取。

一、前言
在農、工業生產和科學研究試驗中,流量都是一個很重要的參數。例如,在石油化工生產過程自動檢測和控制中,為了有效地操作控制和監測,需要檢測各種流體的流量。此外,對物料總量的計量還是能源管理和經濟核算的重要依據。所謂流量,是指單位時間內流體(氣體,液體,粉末或固體顆粒等)流經管道或設備某處橫截面的數量,又稱瞬時流量。當流體以體積表示時稱為體積流量,以質量表示時稱為質量流量。用於測量流量的計量器具稱為流量計,通常由一次裝置和二次儀表組成。一次裝置安裝於流體導管內部或外部,根據流體與一次裝置相互作用的物理定律,產生一個與流量有確定關係的信號。一次裝置又稱流量的傳感器,二次儀表接受一次裝置的信號,並轉換成流量顯示信號或輸出信號。[1]現代工業中,流量測量應用的領域廣泛,由於各種流體性質不同,測量時隨其狀態(壓力,溫度)差異也不盡相同,因此採用了各種方法和流量儀表進行流量的測量,測量方法大致可以歸納為以下幾類[2]:

(1)利用伯努利方程原理,通過測量流體差壓信號來反映流量的差壓式流量量測量法。
(2)透過直接測量流體流速來得出流量的速度式流量測量法。
(3)利用標準小容積來連續測量流量的容積式測量法。
(4)以測量流體質量流量為的目的的質量流量測量法。

常用的流量計分為(1)體積流量計與(2)質量流量計。其中質量流量計又可分為(1)直接式與(2)間接式。直接式質量流量計的輸出信號直接反映質量流量,其測量較不受流體的溫度、壓力、密度變化的影響。直接式質量流量計有如下形式:(1)熱線式質量流量計(2)差壓式質量流量計(3)科里奧利質量流量計。
其中熱線式質量流量計的基本原理是利用外部熱源對管道內的熱電偶加熱,熱能被流體帶走,透過測量因流體流動而造成的熱量(溫度)變化來反映出流量體的質量流量。熱線式流量計亦可用於量測氣體流速,又稱風速計。

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