1、1毕业设计开题报告电气工程与自动化超声波流量计测试及修正系统一、选题的背景与意义背景与意义超声波流量计是通过检测流体流动对超声束或超声脉冲的作用以测量流量的仪表。近年来，高速数字信号的处理技术与微处理技术的快速发展，新型探头材料与工艺的研究以及声道配置与流量动力学的研究，超声波流量测量技术取得了长足进展。随着电子技术、数字技术和声楔材料等技术的快速发展，成本随之降低，应用领域业已涉及水利、电力、冶金等行业，其优越的性价比正日趋成为流量测量的首选仪表之一。目前，高精度，便携式超声波流量计已成为各个仪表公司竞争研发的目标。想要在严峻的市场上占得优势，除了要研发出高性能的流量计外，还需要加快研发进度
2、，缩短研发时间。但是，往往在研发超声波流量计的过程中，要完成两大项任务一、对当前研发的流量计进行性能测试；二、标定当产品完成研发时，利用标准流量计对产品进行标定（直接标定），一般利用反写校正系数的方法对误差进行处理，使流量计精度提高至设计要求。在性能测试过程中，由于将当前研发测试数据与原流量计数据进行比较，显现出当前研发流量计的优势及不足之处，以方便研发者进行比较和功能改进；在产品标定时，则会利用标准流量表和研发产品进行现场测试及标定。由于在各个观测点，产品产生的误差不尽相同，每一个观测点都将计算出一个校正系数。显然，观测点越多，绘制出来的校正系数/观测点图中曲线将越接近连续，标定的效果也越好
3、，经标定的流量表数据越精确。所以在标定时，我们将尽可能多的增加观测点。由于流量是一个动态量，流量测量是一项复杂的技术，无论在性能测试过程还是在标定过程中，都将对流量计产生的大量不同类别的数据进行记录。以往都是研发人员进行手工记录，存放在EXCEL表格中；在对标定数据的计算与处理是一项复杂、繁琐出错率极高的工作，因为标定一台超声波流量计时，将对其上下游时间，瞬时流量，累计流量，温度，脉冲等几十项数据进行提取及重复计算，以往均为资料员利用计算器进行计算，保存。很显然这样的效率非常低，并容易出错。2可见，在研发流量计过程中，对于这些大量数据的提取、重复计算等其他处理都将大幅度增加超声波流量计的研发时
4、间和周期，这无论对于研发或者是投入市场都是不利的。而本系统，则针对超声波流量计，在其研发测试过程中，记录其所需的大量数据。该系统能迅速、准确的获取超声波流量计中的数据，并分别计算出瞬时流量和累计流量的误差、重复性等性能参数；同时，将得到的数据绘制成曲线图实时显示。系统中的数据通信是建立在自定义的一个通信协议上。该系统能极大的缩短测试过程，提高研发速度。并且在流量计标定上，更是方便得出修正系数，在较短时间内就能对产品进行修正并投入市场。毫无疑问，研发时间的极大缩短，对于新产品的研发以及在市场的占有具有巨大的吸引力。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题基本内容本课题拟研究的是超声波流量计测试和修正
5、系统的实现。本系统利用虚拟串口即USB接口与R232/RS485桥连对标定及测试过程中的数据实时采集。本课题将完成以下功能（一）从USB接口读取流量计传上来的数据；（二）在界面进行动态显示，绘制出实时曲线进行观察（三）将数据保存在EXCEL表格中（四）计算出瞬时流量和累计流量的误差、重复性等性能参数，得出修正系数拟解决的问题1）上位机下位机之间的数据传输由于该系统设计是以研发软件产品在市场有高需求为目的，成本低，效率高，兼容性是吸引数据系统实时显示曲线绘制数据处理保存缓存3市场的重点。所以在接口兼容性高，数据传输速率、准确率高是该系统首要完成的任务。当前考虑以USB进行桥连的虚拟串口通信，进一
6、步可以考虑红外线等接口，以满足市场需求。2）数据通信类别的选择考虑到低成本，连接的简单性及数据传输的可靠性，拟定以串口通信并利用MICROSOFTVISUALC的通信控件（MSCOMM）进行通信。3对于流量计测试中大量数据的缓存问题测试中，由于需要大量的数据，以及数据类型，功能的不同，如何进行存储并方便提取。本系统中设计为利用数据协议对每个数据进行规定，存储时同时存储数据名称类型及数据名地址。4）提高数据显示的实时性无论对于曲线的绘制和实时显示，都要求较高的实时性，延时情况严重则对数据观察带来麻烦，延时越低系统效果越好，本系统将设计为在数据提取的同时，页面进行数据显示和曲线显示，同时进行数据保
7、存。5）数据的保存当数据保存时，希望数据容易保存和重新观察及数据对比。本系统中设计将数据保存于EXCEL表格中。6）标定功能及校正系数计算本课题中我们将设计系统超声波流量计标定功能，利用标定值计算校正系数，同时考虑到误差的浮动，将重复计算以得到更精确的校正系数。三、研究的方法与技术路线本系统设计原则超声波流量计测试修正系统是利用VC针对超声波流量计研发测试，利用对数据提取，处理，显示保存等方面功能缩短其研发周期而设计并将推向市场的软件产品，所以在系统设计中，应该注意一下几点（1）、易操作性、易维护性系统应具有友好的操作界面和人机交互界面，具有良好的维护性，利于操作和维护。（2）、可靠性高无论是
8、对数据的提取，保存，处理和显示，都应该有高度的准确率及可靠性能，保证在大量数据测试处理时工作稳定。二、系统总体设计本系统将设计以下几个模块1、数据接收模块接口的兼容和高效是本系统设计的首要问题，而解决该问题一个较好的办法是虚拟串口的使用，本质上说，便是一个“软件桥连器”的使用，负责管理软件和现场总线之间的信息转换4USBUNIVERSALSERIALBUS通用串行总线，是一种快速、灵活的总线接口，其最大的特点是便于使用，也是一个高度兼容的借口，广泛使用在数码，高速数据采集设备。所以利用USB作为这个“桥连器”，是预计可行性较高的做法综上，对于本系统的数据接收部分，将采用三个模块RS485通信模
9、块、RS232转RS485模块和USB转RS232模块通过RS232串口来获得超声波流量计中的数据，并经过USB进行桥连传输给上位机（PC）。2、参数设定模块参数设定模块完成串口通信设置，包括串口号选择、波特率设置、校验位设置、数据位设置和停止位设置。考虑到低成本，连接的简单性及数据传输的可靠性，本系统中，我选用了串口通信。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配，这也是满足通信的要求。所以这个设置必须在通信之前进行设置完毕。串口主要有COM1，COM2，COM3，COM4，COM5，根据所连接的串口选择相应的串口；波特率有1200BPS
10、，2400BPS，4800BPS，9600BPS，一般默认情况下选择9600BPS；校验位NONE无校验位、ODD奇校验位和EVEN偶校验位，根据所设定的数据格式选择相应的校验位；数据位有8位和7位选择；停止位有1，15，2可以选择。使用MFC中的MSCOMM控件，能够很方便的实现串口通信和更改串口设置。MSCOMM控件提供了两种处理通信的方法事件驱动通信和检查COMMEVENT属性的值来检测事件及通信错误。这里采用事件驱动通信，通过MSCOMM控件的ONCOMM事件来捕获和处理发生的通信事件以及通信中的错误。3、通信缓存模块由于在超声波流量计测试的过程中，不仅需要获得大量的数据，而且数据的类
11、型、数据PC机桥连器桥连器现场仪表R232/RS485R232/RS4855的名称各有不同，系统需要根据数据名称将接收到的数据分类存储，所以需要一个适合的数据通信协议对一个数据包进行规定。这里在MBUS协议的基础上做了一些改进，以符合系统的需求。如下图起始符地址位数据指令数据长度数据名地址8位8位8位8位校验码结束符32位数据区域，可以存放符点数和长整型数；先低位，后高位数据名地址8位8位8位8位数据名地址8位8位8位8位每一个字节的具体作用如下起始符作为一个数据包的开始，用于程序判断数据包是否到来；地址位作为区分每个流量计的唯一标志，用于判定数据的来源；数据指令根据指令来传输相应的数据或者执
12、行相应的行为；数据长度即所要传输的数据长度，包括每个数据的数据名称；数据名地址用于区分其后面4个字节的数据存储空间，这里设定了最多存在15个数据名地址，分别对应0X10,0X20,0X300XF0，低4位是0，则表示数据是长整型；若低4位是1，则表示数据时浮点型；数据区域用于存放数据，每个数据占4个字节，低位在前，高位在后；校验码采用累加和校验，从起始符开始到最后一个数据累加，取低8位；结束符作为一个数据包的结尾，用于程序判断一个数据包是否结束；超声波流量计按照该数据协议的规定将数据上传到上位机中，系统再根据数据名称将得到的数据分类存放在数据缓存区中。如果传输的过程中发生错误，则将错误的数据丢
13、弃。4、动态显示模块本系统设计中，主页面将有2大块区域为动态数据显示，分别为动态数据显示及流量动态显示曲线图。当系统开始运行时，缓存数据将被取出，进行动态数据的显示及流量动态显示曲线的绘制动态数据显示包括瞬时流量，累计流量，上游数据，下游数据（可包含多个上下游6数据）温度动态曲线则包括瞬时流量，累计流量，并计算出平均流量绘制于曲线上，在表格上方，将显示累计流量，平均流量及当前温度的数值。其中瞬时流量和累计流量是以曲线的形式显示的，而平均流量是一条直线显示，每接收一次数据，图形将重绘一次，图形每次显示50个数据，每接收一次数据，该位置数据一次向后平移，最后一位数据舍去，平均流量是这50个数据的平
14、均。5、数据处理模块该模块主要完成对流量计精度及重复性计算，包括表实际计量流量，误差，平均误差的计算，并可重复计算以提高精度。重复性计算针对每个流量点，计算流量计的重复性，按照公式在计算前必须手动输入实际累计流量6、标定及修正模块标定和修正模块是本系统的优越性所在据接受完成后，就需要对数据进行处理和分析。数据处理主要计算累计流量和瞬时流量的误差和修正系数。累计流量误差即，标定累计流量减去测得的表累计流量；累计流量修正系数由累计流量误差除以标定累计流量来表示，然后用修正系数对下位机进行修正；同样，瞬时流量误差、修正系数和累计流量误差、修正系数的计算方法一样。计算前要知道标定累计流量和标定流量四、
15、研究的总体安排与进度2010年11月12月，技术上，相关资料的准备阅读文献，明确课题任务，撰写开题报告。2011年1月4月利用VC60进行编程及调试功能，完成预期设计功能。2011年5月撰写论文，准备论文答辩。五、主要参考文献【1】白学文超声波流量计的几个问题处理方法城镇供水2006年5期【2】刘金魁，王肇鹏超声波流量计的特点及在电厂流量测量上的应用山东电力技术2010年4期【3】景岚超声波流量计工作原理及常见问题概述科技信息2010年21期【4】董德明、彭新荣超声波流量计的原理及应用机电产品研发与创新2009年5122111NRIJIJEEEN7期【5】张志浅析超声波流量计的应用科技情报研发
16、与经济2008年33期【6】白宁、金华晋基于VC60的串口通信程序研发电脑编程技巧与维护2010年8期【7】张伟，吴和金，史学栋，郭明彦基于VC60的串口通信程序设计煤矿机电2010年2期【8】陈艾春基于VC串口通信黑龙江科技信息2010年1期【9】陈灵正VC实现PC机串口通信中国科技财富2010年14期【10】刘惠许家昌工业控制中上位机的串口通信设计与实现数字技术与应用2010年6期【11】沙涛，王钦友，杭建军虚拟串口软件程序结构及其接口现代电子技术2004年23期【12】夏中权USB虚拟串口的通信电脑编程技巧与维护2008年10期【13】杨杨，潘洪跃基于虚拟串口的数据采集系统的设计与实现大
17、众科技2008年4期【14】杨焕彩基于LABVIEW的流量计标定系统研究09届研究生论文【16】石强，高振末，刘雪娟，毛玉玲，刘玉萍关于标准流量计标定工作流量计的探讨石油化工自动化2001年1期【17】王双凤，李守宽，郭文军，于立茹流量计标定数据计算程序的编写及应用工业计量2003年S1期【18】HAOSHANGFU,ZHANGXIAO,SUNBAILITHEVIRTUALEXPERIMENTDESIGNOFSERIALCOMMUNICATIONBASEDONVC【19】RUIXIANLIIMPLEMENTATIONOFSERIALCOMMUNICATIONBASEDONMOXAMULTIPO
18、RTSERIALBOARDSINVC8毕业设计文献综述电气工程与自动化超声波流量计测试及修正系统研究现状综述摘要高精度，便携式超声波流量计都成为各个仪表公司竞争研发的目标。想要在严峻的市场上占得优势，除了要研发出高性能的流量计外，还需要加快研发进度，缩短研发时间。在研发超声波流量计的过程中，要完成两大项任务一、对当前开发的流量计进行性能测试；二、标定。关键词标定，重复性计算，超声波流量计一、背景与意义超声波流量计是通过检测流体流动对超声束或超声脉冲的作用以测量流量的仪表。近年来，高速数字信号的处理技术与微处理技术的快速发展，新型探头材料与工艺的研究以及声道配置与流量动力学的研究，超声波流量测量
19、技术取得了长足进展。随着电子技术、数字技术和声楔材料等技术的快速发展，成本随之降低，应用领域业已涉及水利、电力、冶金等行业，其优越的性价比正日趋成为流量测量的首选仪表之一。目前，高精度，便携式超声波流量计都成为各个仪表公司竞争研发的目标。想要在严峻的市场上占得优势，除了要研发出高性能的流量计外，还需要加快研发进度，缩短研发时间。但是，往往在研发超声波流量计的过程中，要完成两大项任务一、对当前开发的流量计进行性能测试；二、标定当产品完成开发时，利用标准流量计对产品进行标定（直接标定），一般利用反写校正系数的方法对误差进行处理，使流量计精度提高至设计要求。在性能测试过程中，由于将当前开发测试数据与
20、原流量计数据进行比较，显现出当前开发流量计的优势及不足之处，以方便开发者进行比较和功能改进；在产品标定时，则会利用标准流量表和开发产品进行现场测试及标定。由于在各个观测点，产品产生的误差不尽相同，每一个观测点都将计算出一个校正系数。显然，观测点越多，绘制出来的校正系数/观测点图中曲线将越接近连续，标定的效果也越好，经标定的流量表数据越精确。所以在标定时，我们将尽可能多的增加观测点。由于流量是一个动态量，流量测量是一项复杂的技术，无论在性能测试过程还是在标定过程中，都将对流量计产生的大量不同类别的数据进行记录。以往都是开发人员进行手工记9录，存放在EXCEL表格中；在对标定数据的计算及处理是一项
21、复杂、繁琐出错率极高的工作，因为标定一台超声波流量计时，将对其上下游时间，瞬时流量，累计流量，温度，脉冲等几十项数据进行提取及重复计算，以往均为资料员利用计算器进行计算，保存。很显然这样的效率非常低，并容易出错。可见，在开发流量计过程中，对于这些大量数据的提取、重复计算等其他处理都将大幅度增加超声波流量计的研发时间和周期，这无论对于开发或者是投入市场都是不利的。而本系统，则针对超声波流量计，在其研发测试过程中，记录其所需的大量数据。该系统能迅速、准确的获取超声波流量计中的数据，并分别计算出瞬时流量和累计流量的误差、重复性等性能参数；同时，将得到的数据绘制成曲线图实时显示。系统中的数据通信是建立
22、在自定义的一个通信协议上。该系统能极大的缩短了测试过程，提高了研发速度。并且在流量计标定上，更是方便得出修正系数，在较短时间内就能对产品进行修正并投入市场。毫无疑问，研发时间的极大缩短，对于新产品的开发以及在市场的占有具有巨大的吸引力。本课题发展动向和趋势本课题我将设计为以下几个模块数据接收模块、参数设定模块、通信缓存模块、动态显示模块、数据处理模块、标定及修正模块在数据接收模块中，主要设计为利用USB作为桥连。USBUNIVERSALSERIALBUS通用串行总线，是一种快速、灵活的总线接口，其最大的特点是便于使用，也是一个高度兼容的借口，广泛使用在数码，高速数据采集设备。所以利用USB作为
23、这个“桥连器”，是预计可行性较高的做法，在课题进一步发展，可以考虑使用红外线，无线等方式进行桥连，以满足市场的需求。在参数设定中，主要完成串口通信设置，包括串口号选择、波特率设置、校验位设置、数据位设置和停止位设置，以保证数据传输。并行和串行通信比较并行通信是指一条信息的各位数据被同时传送的通信方式。而串行通信是指条信息的各相较并行通信而言，串行通信具有数据位按位顺序进行传送，最少只需一根传输线，成本低，通信距离远在本次设计中，我使用了串行通信的方式，连接简单，可靠性高，但由于串行通信数据按位进行传输，将造成数据传输效率低，并且必须同步时钟。在数据量工程巨大并且变化剧烈的测试中，我们可以考虑设
24、计并行通信的方式，以完成保证数据传输，缩短传输时间。在数据处理模块，将主要完成对流量计精度及重复性计算，包括表实际计量流量，误差，10平均误差的计算，并可重复计算以提高精度。重复性计算针对每个流量点，计算流量计的重复性，按照公式在计算误差方面，只设计了平均误差的计算，可以在接下来的设计中考虑添加误差方差，均方差的计算，方便资料员进行直观的观察。在标定及修正模块中，本模块是该课题的亮点，可以说，对标定及修正模块的使用，超声波流量计研发速度将有大幅度的提升。设计中，数据处理主要计算累计流量和瞬时流量的误差和修正系数。累计流量误差即，标定累计流量减去测得的表累计流量；累计流量修正系数由累计流量误差除
25、以标定累计流量来表示，然后用修正系数对下位机进行修正；在课题进一步开展中，可以考虑对连续测试的修正系数进行数据保存，并绘制出曲线图，纵坐标为修正系数，横坐标为自定义，可设置为测试点或时间，温度等。方便对某次系列标定中的修正系数进行直观表示和保存。参考文献【1】白学文超声波流量计的几个问题处理方法城镇供水2006年5期R【2】刘金魁，王肇鹏超声波流量计的特点及在电厂流量测量上的应用山东电力技术2010年4期C【3】景岚超声波流量计工作原理及常见问题概述科技信息2010年21期C【4】董德明、彭新荣超声波流量计的原理及应用机电产品开发与创新2009年5期C【5】张志浅析超声波流量计的应用科技情报开
26、发与经济2008年33期C【6】白宁、金华晋基于VC60的串口通信程序开发电脑编程技巧与维护2010年8期C【7】张伟，吴和金，史学栋，郭明彦基于VC60的串口通信程序设计煤矿机电2010年2期C【8】陈艾春基于VC串口通信黑龙江科技信息2010年1期C【9】陈灵正VC实现PC机串口通信中国科技财富2010年14期C【10】刘惠许家昌工业控制中上位机的串口通信设计与实现数字技术与应用2010年6期C【11】沙涛，王钦友，杭建军虚拟串口软件程序结构及其接口现代电子技术2004122111NRIJIJEEEN11年23期C12本科毕业设计（20届）超声波流量计测试及修正系统13摘要【摘要】高精度，
27、便携式超声波流量计是各个仪表公司竞争研发的目标。想要在严峻的市场上占得优势，除了要研发出高性能的流量计外，还需要加快研发进度，缩短研发时间。本课题设计的超声流量计测试及修正系统是以用户需求为导向，针对各水表流量计开发公司、厂商在开发测试软件过程中所面临的数据接收及处理等问题而开发的测试修正系统。该系统能迅速、准确的获取超声波流量计中的数据，并分别计算出瞬时流量和累计流量的误差、重复性等性能参数,同时将得到的数据绘制成曲线图实时显示。该系统能极大的缩短测试过程，提高研发速度。在流量计标定上，能方便的得到修正系数，在较短时间内就能对产品进行修正。【关键词】标定；重复性计算；超声波流量计；修正14A
28、BSTRACT【ABSTRACT】PORTABLEANDHIGHPRECISIONULTRASONICFLOWMETERISACOMPETITIVERESEARCHINGANDDEVELOPINGPRODUCTOFEVERYINSTRUMENTANDMETERCOMPANYAPARTFROMDEVELOPINGHIGHPERFORMANCEFLOWMETER,QUICKENINGANDSHORTENINGTHEPROCESSOFRESEARCHANDDEVELOPMENTISAKEYTOOCCUPYINGLARGEMARKETSHAREORIENTEDBYTHENEEDSOFCUSTOMERS
29、,THETESTANDCORRECTIONSYSTEMOFTHEULTRASONICFLOWMETERDESIGNEDINTHISPAPERISDEVELOPEDTOSOLVEPROBLEMSPROVIDEDBYWATERFLOWMETERCOMPANIESANDPLANTSINTHEPROCESSOFDEVELOPINGTESTSOFTWARES,SUCHASRECEIVINGANDPROCESSINGDATATHESYSTEMCANCOLLECTTHEDATAFROMULTRASONICFLOWMETERQUICKLYANDACCURATELY,ANDCOMPUTETHEPERFORMAN
30、CEPARAMETERSRESPECTIVELYSUCHASERRORANDREPEATABILITYOFINSTANTANEOUSFLOWRATEANDACCUMULATIVETOTALFLOW,MEANWHILEITCANDRAWCURVEGRAPHSIMULTANEOUSLYONTHESCREENBESIDES,THESYSTEMCANGREATLYSHORTENTHETESTPROCESSANDIMPROVERESEARCHANDDEVELOPMENTINTHEASPECTOFFLOWMETERCALIBRATION,CORRECTIONCOEFFICIENTSCANBEGAINEDC
31、ONVENIENTLYSOTHATTHEPRODUCTSCANBECORRECTEDINASHORTTIME【KEYWORDS】CALIBRATIONREPEATABILITYULTRASONICFLOWMETERCORRECTION15目录题目（中文）超声波流量计测试及修正系统12（英文）ULTRASONICFLOWMETERTESTANDCORRECTIONSYSTEM错误未定义书签。摘要13ULTRASONICFLOWMETERTESTANDCORRECTIONSYSTEM错误未定义书签。ABSTRACT14目录151引言1711课题提出的背景及意义1712研究的基本内容1813课题解决
32、的主要问题182系统总体设计2021数据接收模块2022参数设定模块2023通信缓存模块2224动态显示模块2325数据处理模块2526标定及修正模块263系统功能的实现2631系统主界面2732数据测试及采集28321测试前串口及数据属性设定28322流量计口径及标定流量设定29323存储路径设定30324测试31325数据显示31326数据保存3333标定33331标定方法33332标定区34333数据计算前设定35334数据处理及遇到的问题3634流量计精度及重复性计算38341流量计精度及重复性计算步骤38342计算中可能遇到的问题394系统调试及改进4341系统软件简介4342系统调
33、试435结论与展望461651结论4652展望47参考文献49附录50171引言11课题提出的背景及意义超声波流量计是通过检测流体流动对超声束或超声脉冲的作用以测量流量的仪表1。近年来，高速数字信号的处理技术与微处理技术的快速发展，新型探头材料与工艺的研究以及声道配置与流量动力学的研究，超声波流量测量技术取得了长足进展。随着电子技术、数字技术和声楔材料等技术的快速发展，成本随之降低，应用领域业已涉及水利、电力、冶金等行业，其优越的性价比正日趋成为流量测量的首选仪表之一2,3,4。目前，高精度，便携式超声波流量计已成为各个仪表公司竞争研发的目标。想要在严峻的市场上占得优势，除了要研发出高性能的流
34、量计外，还需要加快研发进度，缩短研发时间。但是，往往在研发超声波流量计的过程中，要完成两大项任务一、对当前研发的流量计进行性能测试；二、标定5,6，当产品完成研发时，利用标准流量计对产品进行标定（直接标定）7，一般利用反写校正系数的方法对误差进行处理，使流量计精度提高至设计要求。在性能测试过程中，由于将当前研发测试数据与原流量计数据进行比较，显现出当前研发流量计的优势及不足之处，以方便研发者进行比较和功能改进；在产品标定时，则会利用标准流量表和研发产品进行现场测试及标定。由于在各个观测点，产品产生的误差不尽相同，每一个观测点都将计算出一个校正系数。显然，观测点越多，绘制出来的校正系数曲线将越接
35、近连续，标定的效果也越好，经标定的流量表数据越精确。所以在标定时，尽可能多的增加观测点。由于流量是一个动态量，流量测量8一项复杂的技术，无论在性能测试过程还是在标定过程中，都将对流量计产生的大量不同类别的数据进行记录。以往都是研发人员进行手工记录，存放在EXCEL表格中；在对标定数据的计算与处理是一项复杂、繁琐出错率极高的工作，因为标定一台超声波流量计时，将对其上下游时间，瞬时流量，累计流量，温度，脉冲等几十项数据进行提取及重复计算，以往均为资料员利用计算器进行计算，保存。很显然这样的效率非常低，并容易出错。可见，在研发流量计过程中，对于这些大量数据的提取、重复计算等其他处理都将大幅度增加超声
36、波流量计的研发时间和周期，这无论对于研发或者是投入市场都是不利的。而本系统，则针对超声波流量计，在其研发测试过程中，记录其所需的大量数据。该系统能迅速、准确的获取超声波流量计中的数据，并分别计算出瞬时流量和累计流量的误差、18重复性等性能参数；同时，将得到的数据绘制成曲线图实时显示。系统中的数据通信是建立在自定义的一个通信协议上。该系统能极大的缩短测试过程，提高研发速度。并且在流量计标定上，更是方便得出修正系数，在较短时间内就能对产品进行修正并投入市场。毫无疑问，研发时间的极大缩短，对于新产品的研发以及在市场的占有具有巨大的吸引力。12研究的基本内容本课题研究的是超声波流量计测试和修正系统的实
37、现。本系统利用虚拟串口8,9USB接口与R232/RS485桥连对标定及测试过程中的数据实时采集，系统的功能流程如图11所示，能完成以下功能1从USB接口读取流量计传上来的数据；2在界面进行动态显示，绘制出实时曲线进行观察；3将数据保存在EXCEL表格中；4计算出瞬时流量和累计流量的误差、重复性等性能参数，得出修正系数。数据系统实时显示数据缓存曲线绘制数据处理图11系统功能13课题解决的主要问题上位机下位机之间的数据传输10由于该系统设计是以研发软件产品在市场有高需求为目的，成本低，效率高，兼容性是吸引市场的重点。所以在接口兼容性高，数据传输速率、准确率高是本系统首要完成的任务。设计中采用US
38、B进行桥连7虚拟串口通信，进一步可以考虑红外线等接口，以满足市场需求。数据通信类别的选择考虑到低成本，连接的简单性及数据传输的可靠性，采用以串口通信11,12,13的方式，利19用MICROSOFTVISUALC的通信控件MSCOMM11,13,14进行通信。对于流量计测试中大量数据的缓存问题测试中，由于需要大量的数据，以及数据类型，功能的不同，如何进行存储并方便提取。本系统中设计为利用数据协议8,14,15,16对每个数据进行规定，存储时同时存储数据名称类型及数据名地址。提高数据显示的实时性无论对于曲线的绘制和实时显示，都要求较高的实时性，延时情况严重则对数据观察带来麻烦，延时越低系统效果越
39、好，本系统设计为在数据提取的同时，页面进行数据显示和曲线显示，同时进行数据保存。数据的保存当数据保存时，希望数据容易保存和重新观察及数据对比。本系统中将数据保存于EXCEL表格中。标定功能及校正系数计算本课题中设计了超声波流量计的标定功能，利用标定值计算校正系数，同时考虑到误差的浮动，将重复计算以得到更精确的校正系数。202系统总体设计本课题设计为以下几个模块数据接收模块、参数设定模块、通信缓存模块、动态显示模块、数据处理模块、标定及修正模块。21数据接收模块接口的兼容和高效是本系统设计的首要问题，而解决该问题一个较好的办法是虚拟串口的使用，本质上说，便是一个“软件桥连器”11的使用，负责管理
40、软件和现场总线之间的信息转换，如图21所示图21桥连器使用示意图USBUNIVERSALSERIALBUS通用串行总线，是一种快速、灵活的总线接口，其最大的特点是便于使用，也是一个高度兼容的接口，广泛使用在数码，高速数据采集设备。所以利用USB作为这个“桥连器”，是可行的做法综上，对于本系统的数据接收部分，将采用三个模块RS485通信模块、RS232转RS485模块和USB转RS232模块通过RS232串口来获得超声波流量计中的数据，并经过USB进行桥连传输给上位机16,17（PC）。22参数设定模块考虑到低成本，连接的简单性及数据传输的可靠性，本系统选用了串口通信。串口通信最重要的参数是波特
41、率、数据位、停止位和奇偶校验12,13,16,17。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配，这也是满足通信的要求。所以这个设置必须在通信之前进行设置完毕。参数设定模块完成串口通信设置，包括串口号选择、波特率设置、校验位设置、数据位设置和停止位设置。PC机桥连器桥连器现场仪表R232/RS485R232/RS48521使用MFC中的MSCOMM控件，能够很方便的实现串口通信和更改串口设置。MSCOMM控件提供了两种处理通信的方法12,14,15事件驱动通信和检查COMMEVENT属性的值来检测事件及通信错误。这里采用事件驱动通信，通过MSCOMM控件的ONCOMM事件来捕获和处理发生的通信事件
42、以及通信中的错误。串口号选择串口主要有COM1，COM2，COM3，COM4，COM5，根据所连接的串口选择相应的串口。程序中，利用SWITCH语句，可以对串口进行选择，SWITCHG_NCOMCASE0M_MSCOMMSETCOMMPORT1/当G_NCOM为0，选择串口1，即COM1BREAKCASE1M_MSCOMMSETCOMMPORT2BREAKCASE2M_MSCOMMSETCOMMPORT3BREAKCASE3M_MSCOMMSETCOMMPORT4BREAKCASE4M_MSCOMMSETCOMMPORT5BREAK并且在对话框“参数设定”中，建立下拉，其“DATA”中键入CO
43、M1，COM2，COM3，COM4，COM5，如图22所示图22串口选择的建立与此同时，设置COM1为默认的串口。波特率设置波特率是指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示，其单位是波特（BAUD）。波特率与比特率的关系是比特率波特率X单个调制状态对应的二进制位数。波特率有1200BPS，2400BPS，4800BPS，9600BPS，一般默认情况下选择9600BPS；22并在对话框“参数设定”中建立波特率下拉框，其中包括这4个波特率选项，并设置默认波特率为9600BPS。校验位设置校验位NONE无校验位、ODD奇校验位和EVEN偶校验位，根据所设定的数据格式选择
44、相应的校验位。在程序中利用SWITCH语句SWITCHG_NPARITYCHECK建立选择语句，对检验位进行选择；与此同时，在对话框“参数设定”建立检验位设置下拉框，并设置ODD奇校验为默认校验模式。数据位设置和停止位设置数据位有8位和7位选择；停止位有1，15，2可以选择。在程序中利用SWITCHG_NDATABIT，SWITCHG_NSTOPBIT建立数据位和停止位的选择；并在对话框中建立其对应的下拉框，并设置数据位8位，停止位1位为默认。综上，参数设置模块总设计如图23所示图23参数设定模块23通信缓存模块由于在超声波流量计测试的过程中，不仅需要获得大量的数据，而且数据的类型、数据的名称
45、各有不同，系统需要根据数据名称将接收到的数据分类存储，所以需要一个适合的数据通信协议对一个数据包进行规定。这里在MBUS协议的基础上做了一些改进，以符合系统的需求。如下图2423起始符地址位数据指令数据长度数据名地址8位8位8位8位校验码结束符32位数据区域，可以存放符点数和长整型数；先低位，后高位数据名地址8位8位8位8位数据名地址8位8位8位8位图24自定义协议每一个字节的具体作用如下起始符作为一个数据包的开始，用于程序判断数据包是否到来；地址位作为区分每个流量计的唯一标志，用于判定数据的来源；数据指令根据指令来传输相应的数据或者执行相应的行为；数据长度即所要传输的数据长度，包括每个数据的
46、数据名称；数据名地址用于区分其后面4个字节的数据存储空间，这里设定了最多存在15个数据名地址，分别对应0X10,0X20,0X300XF0，低4位是0，则表示数据是长整型；若低4位是1，则表示数据时浮点型；数据区域用于存放数据，每个数据占4个字节，低位在前，高位在后；校验码采用累加和校验，从起始符开始到最后一个数据累加，取低8位；结束符作为一个数据包的结尾，用于程序判断一个数据包是否结束；超声波流量计按照该数据协议的规定将数据上传到上位机中，系统再根据数据名称将得到的数据分类存放在数据缓存区中。如果传输的过程中发生错误，则将错误的数据丢弃。在程序中利用MSCOMM控件进行设置和数据的接受M_M
47、SCOMMSETINBUFFERSIZE1024/接收缓冲区M_MSCOMMSETOUTBUFFERSIZE1024/发送缓冲区M_MSCOMMSETINPUTLEN0/设置当前接收区数据长度为0,表示全部读取M_MSCOMMSETINPUTMODE1/以二进制方式读写数据M_MSCOMMSETRTHRESHOLD1/接收缓冲区有1个及1个以上字符时，将引发接收数据的ONCOMM事件M_MSCOMMSETSETTINGSNCOMPARA/设置串口参数M_MSCOMMSETPORTOPENTRUE24动态显示模块本系统设计中，主页面将有2大块区域为动态数据显示，分别为动态数据显示及流量动态显示曲
48、线图。24当系统开始运行时，缓存数据将被取出，进行动态数据的显示及流量动态显示曲线的绘制。动态数据显示包括瞬时流量，累计流量，上游数据，下游数据（可包含多个上下游数据）温度；动态曲线则包括瞬时流量，累计流量，并计算出平均流量绘制于曲线上，在表格上方，将显示累计流量，平均流量及当前温度的数值。其中瞬时流量和累计流量是以曲线的形式显示的，而平均流量是一条直线显示，每接收一次数据，图形将重绘一次，图形每次显示50个数据，每接收一次数据，该位置数据一次向后平移，最后一位数据舍去，平均流量是这50个数据的平均。动态数据显示在本程序中，利用LISTBOX列表框进行数据的动态显示，CLISTBOX类的CRE
49、ATE成员函数负责列表框的创建，其声明是BOOLCREATE（DWORDDWSTYLE,CONSTRECT在本程序中，设计动态显示计算参数，瞬时流量，累计流量，上游数据和下游数据3组，温度，时间共11个数据，于是在程序中声明如下列所示M_LISTMAININSERTCOLUMN0,“计算参数“,LVCFMT_CENTER,60/建立第一列，名称为“计算参数”，字体居中，长度为60M_LISTMAININSERTCOLUMN1,“瞬时流量“,LVCFMT_CENTER,60M_LISTMAININSERTCOLUMN2,“累计流量“,LVCFMT_CENTER,60M_LISTMAININSERTCOLUMN9,“温度“,LVCFMT_CENTER,43M_LISTMAININSERTCOLUMN10,“时间“,LVCFMT_CENTER,42并在DIALOG中的主页面对话框中，利用LISTCONTROL按钮，建立LIST列表，并选择合适的大小,如图25所示图25动态数据显示LIST在对话框中的建立同时将对话框中的LIST列表和C源程序进行映射处理，使两者进行关联，否则则是孤立的。使用控件MFC中的LISTBOX，将接收到的数据分多个窗口显示。通过以下的方式将各个数据显示M_CALVALUEFORMAT
