一 、课题研究意义和研究现状

物理学的发展促进了科技进步。而随着科学技术的发展，物理学的基本原理又得到了更加广泛的应用。特别是现代电子技术的发展，使得各种与物理学原理结合的现代测试手段和测试技术被广泛应用^[01] 。现在大学生毕业就业面非常广。需要的知识面也就更广泛。因此本毕业设计考虑设计一个作品，如何把物理学原理与现代电子测量技术结合，既可以充分反映物理学基本原理的应用，又有实际的应用市场^[02]。使得通过这样的演示实验可以获得一些以后工作需要储备的知识。孔板测量气体流量技术就是这样一类实验。
现在关于孔板的应用已经很广泛了，很多类型的孔板被应用在大型炼铁厂、发电厂等工厂中^[03]。在高炉,焦炉煤气及高压蒸汽的输送中需要了解气体流量，因为这些都是用大口径的送气管道,有的管道直径可达1m以上，对于这些地方的流量测量，比较理想的方法就是孔板技术^[04]。这里是要做一个小的演示模型，并且充分应用现代电子测量技术。但通过该演示实验可以清楚地了解孔板的工作原理。孔板流量计一般由节流装置和压差计组成，在孔板技术中需要测量两点的压强差，其原理如图1所示（见附件）。测量压强或压强差的手段方法很多，这些测量装置统一称为差压计^[05]。在本课题中要仔细研究测量方案。给出可行性方案。例如考虑到经费问题可以选用价格低廉的电容式膜片传感器来测压强，这样，通过该实验设计，可以了解到电容式膜片传感器来测压强和压强差的基本原理。此外单片机、液晶显示器的应用，也可以加强编程等能力的锻炼。整个毕业设计装置虽然制作简单，测量精度一般。但是包含的物理学基本原理与现代电子测量技术应用的知识面广。可以对以后工作起到帮助作用。

二、文丘里管节流装置

流量的测量方法和测量仪器有很多，按其测量原理来分的话主要有：节流式流量计、容积式流量计、质量式流量计^[06]。其中，节流式流量计则是最为传统的一种流量计，其在目前的工业生产中也是应用的最为广泛的一种流量测量仪表^[07] 。 一般通用的节流装置有文丘里管、文丘里喷嘴、孔板、喷嘴等。本毕业设计课题在比较多种节流装置的优劣性之后选用文丘里管作为节流装置，如图2(见附件)所示文丘里管，它分为入口圆筒段，圆锥收缩段，喉部，圆锥扩散段^[08][09]文丘里管可以看作是将原来的孔改成渐变的圆锥段，喉部相当于图的B点，这样的构造可以用来消除流线不平行带来的误差^[10]。相对于上面的用普通孔板做节流装置的流量计，它的优点是对流体产生的阻力小，压差大，精度高，测量范围宽^[11]。稳定性好。因为有平滑的压差特性，流体的压力损失小，使用范围宽。且其前后直管段比标准节流装置短，故安装方便，便于长期维护^[12]。

三、差压计取压装置

本课题中选用两个BMP180传感器模块组成差压计来获取文丘里管入口处和喉部的压力差^[13]。BMP180包含电阻式压力传感器、AD转换器、和控制单元，其中控制单元包括EEPROM和I²C接口。BMP085传送没有经过补偿的温度压力值。EEPROM储存了176位单独的标准数据，这些标准数据用于补偿、温度依赖性和传感器其他的一些参数。BMP180是基于压阻效应技术的，其低功耗、低电压的电学特性，以及稳定的电磁兼容性、高精度、线性性以及稳定性。使其在各种使用环境中有较高的灵活性。^[15]模块的功能和应用原理图如图3（见附件）所示。

四、单片机的发展与应用