基于查表法的水流量算法设计与实现

写在前面

���文分享的是一种基于查表法的水流量的算法方案设计与实现，算法简单易懂，主要面向初学者，有两个目的：一是给初学者一些算法设计的思路引导；二是引导初学者学习怎样用C语言编程实现。

一、设计需求

1. 基于“1990年国际温标纯水密表”，通过查表法求出水密度，下图是表的部分截图。

2. 线性信号（电磁流量计、4-20mA 输出涡街）流量公式：

q = q m a x ⋅ x A ⋅ k ρ q=q_{max}\cdot x_A \cdot k_\rho q=qmax​⋅xA​⋅kρ​

式中：

q m a x q_{max} qmax​：满量程流量，单位与瞬时流量相同。

x A x_A xA​：测量流量的模拟信号，0～100% （来自差压变送器未开方信号）。

k ρ k_\rho kρ​：为补偿信号（无补偿设为1.0）。

k ρ = ρ i ρ d k_\rho=\frac{\rho_i}{\rho_d} kρ​=ρd​ρi​​

式中：

ρ i \rho_i ρi​：水的工作密度根据测量的温度也是查表得到，kg/m3。

ρ d \rho_d ρd​：设计状态下蒸汽、水的密度（见生产单位出厂计算书），kg/m3。

注：蒸汽应有三个数表 （下面三个表均按照《1967IFC公式》)

（1）过热蒸汽密度表；

（2）饱和蒸汽（以压力自变量）密度表；

（3）饱和蒸汽（以温度自变量）密度表；

数表范围大小可根据用户适用范围确定。

二、算法分析

• 问题1： q m a x q_{max} qmax​qmax的值是多少？

  答：设定值 0~999999999。

• 问题2：差压变送器的信号是什么？从哪里获得？

  答：4~20mA,变送器输出。

• 问题3：是否需要补偿信号？若需要回答以下问题。

  答：需要补偿（更精确）

• 问题4：计算 ρ i \rho_i ρi​需要的“表”请提供。

  答：查阅文献，下载表。

• 问题5： ρ d \rho_d ρd​的值是多少？

  答：设定值0~999999999。

• 问题6：本项目是水还是蒸汽？若是蒸汽则用哪个表，请提供表。

  答：电磁测量的是水，按水的密度表。

  三、算法实现

  • 实现语言：C语言
  • 测试环境：VSCode + GCC

    程序包括三个文档，如下表：

    文件名称	包含函数	功能
    main.c	main()	主函数，在该函数内编写测试用例
    flowrate.c	（1）LinearFlowRate() （2）GetDensity() （3）Search_Bin （4）Destroy() （5）Creat_SeqFromTab>	（1）求水的线性信号流量 （2）求密度,被LinearFlowRate调用 （3）在有序表中折半查找 （4）释放空间 （5）创建有序表
    flowrate.h	LinearFlowRate函数声明	在H文件中声明的函数，可以被外部调用。

    部分源码如下:

    flowrate.c

    /******************************************************************************************///功    能：求水的线性信号流量//参    数：setQmax：满量程流量，单位与瞬时流量相同，人为设定，取值0~999999999//   setDensity：设置状态下蒸汽、水的密度，单位kg/m3，人为设定，取值0~999999999//  transmitterSignal：测量流量的模拟信号，取值0～100%，由4~20mA，压差变送器输出//  temperature：实际采集的温度值//返 回 值：实际的流量值//作    者：MJY@二进制//修改时间：2023-12-11/*****************************************************************************************/float LinearFlowRate(long setQmax,long setDensity, float transmitterSignal, float temperature ){long density;int te;float realFlowrate;te = (int)(temperature*10);//实际温度乘10是为了查表，表里对应的温度就是实际值的10倍。if ( (te > 409) && (te  509) && (te  609) && (te  709) && (te  809) && (te  909) && (te  
    main.c
     
    #include "flowrate.h"#include int main(){float realFlowrate;realFlowrate = LinearFlowRate(1000, 1000, 0.5, 28.7);printf("%f\n", realFlowrate);system("pause"); return 0;}
     
    参考源码
     
    源码链接
     
    很高兴能帮助到你！