工作原理
智能通用流量積算儀（以下簡稱積算儀）以功能強大的MOTOROLA M68HC11型單片機為核心,能與各種流量傳感器配用, 可計量積算蒸汽、水、飽和蒸汽、過熱蒸汽等介質的體積流量、質量流量、體積和質量流量的累積值以及熱量的累積值. 用于對外結算和內部計量, 它可對介質由于溫度及壓力變化而引起的誤差進行補償修正, 以提高檢測計量精度.
蒸汽和水的流量測量方法很多, 但以計算體積流量qv居多，利用以下公式可計算出相應的質量流量qm、體積和質量流量的累積值Qv、Qm 以及熱量的累積值H.

式中，ρ（P,t）、h（p,t）分別為介質的密度和焓系數，它們為測量工況下的壓力和溫度的函數，因此，流量積算儀必須根據測量傳感器得壓力和溫度及能在全工況條件下以某些特殊溫度及壓力點通過實驗的方法測定, 分別制作成一張溫度、壓力及密度和焓系數的三維數據表[3], 在進行運算補償時通過查表確定密度和焓系數. 由于數據分布比較離散, 一般情況下在表上沒有對應的有效數據,只能通過查找出前后兩個數據點進行線性插值運算.
流量積算儀可以用來測量水蒸氣的流量, 也可以用來測量水的流量. 但是液體和氣體本身的特性不同, 它們的密度和焓系數隨溫度和壓力的變化都是不同的. 對于水蒸氣, 它的密度隨壓力的增大而增大, 焓系數隨壓力的增大而減小; 對于過熱水, 它的密度和焓系數都隨壓力的增大而增大. 更重要的是它們的變化率不同. 在水和過熱水蒸氣之間存在一個兩種狀態相過渡的臨界狀態, 在溫度、壓力和狀態三維坐標中形成了一個臨界曲面. 在曲面上方, 是過熱水蒸氣狀態, 在曲面下方, 是過熱水狀態, 而這個曲面是所謂的飽和水蒸氣狀態. 需要引起注意的是, 在這曲面上,以及在曲面的周圍有限空間內, 密度和焓系數的變化率都是相當大的, 而離這一曲面越遠, 密度和焓系數的變化率就越小, 越趨于平坦. 為了提高測量精度, 減小誤差, 曲面周圍的數據點必須分布得相對比較密集. 此外, 在曲面兩邊, 由于處于液體和氣體兩種不同的狀態, 這些點對應的密度和焓系數有一個很大的落差, 因此需要把這兩部分分開, 使數據表分成密度表和焓系數表,而每個表又分成3 個部分: 過熱水蒸氣表、過熱水表和飽和水蒸氣表.
2 數據表設計
查表的意義在于，給定一個輸入值，可利用查表法求出輸出值. 在上述表中, 有具體溫度和壓力, 可直接通過查這些點來找到對應于這些點上的密度和焓系數[2]. 由于溫度和壓力都是連續變化的量, 又由于內存等各方面原因的限制, 表格不能太大, 因此數據表不可能覆蓋實際中所有的溫度和壓力. 這樣, 有些輸入值就不能在表格中直接查到對應的輸出值, 必須使用線性插值的計算方法，線性插值公式為

根據數據點所在的位置，線性插值分成以下3種情況。
a.數據點剛好取在溫度與壓力相交點上.這些點上的數據是在表格中直接提供的, 只要查到對應的溫度和壓力, 就可以直接查到這些點的密度和焓系數. 這種情況簡單, 但在實際中并不常見.
b.剛好取到在溫度線上或壓力線上的數據,如圖1所示

在這種情況下，就要通過線性插值的方法來計算出對應點的密度和焓系數, 如圖1中（p1, tx）處的密度或系數, 首先要查表得到點（p1, t2）和（p1, t3）處的密度或焓系數. 要注意的是, 這是一個三維的坐標系, 這些點在z 軸方向的高度就是它的密度或焓系數（這依據是查密度表還是焓系數表而定）. 如圖2 所示, 查到點（p1, t2）和（p1, t3）處的高度圖2所示，查到點（p1,t2）和（p1,t3）處的高度

之后拉直線, 與（p1, tx）處Z軸方向高度相交, 得到的交點就是所求該點的密度（或焓系數）. 同樣,（px, t2）處的密度（或焓系數）也由相同的方法得到, 即先查到點（p1, t2）和（p2, t2）處的高度之后拉直線, 和（px, t2）處z 軸方向高度相交, 得到非彩色版的交點就是所求該點的密度（或焓系數）. 很明顯, 這一計算的前提是保證這3 點的密度線（或焓系數線）的頂端在同一條線上, 而這條直線又和這3 點的密度線也要在同一個平面上. 對應的計算公式如下，
點在壓力線上

點在溫度線上

c. 都不在溫度線或壓力線上的線性插值這是所有的情況中間復雜的一種, 而且也是實際中出現概率高的一種. 這些數據點既不在某一個特定的點上, 也不是在某一條特定的溫度或壓力線上, 這就要采用更為復雜的線性插值方法來計算. 對于點（px1, tx1）, 首先要查找到它在坐標系中與它臨近的4 個點（p1, t3）、（p2, t3）、（p1, t2）、（p2, t2）, 如圖3 所示; 再根據這4個點畫出兩條線: 線1 和線2, 其中線1 是點（p1,t3）和點（p1, t2）對應密度（或焓系數）的連線, 線2 是點（p2, t3）和點（p2, t2）對應密度（或焓系數）的連線; 然后在p2 線上作出點（p1, tx）的密度（或焓系數）線5 以及p3 線上點（p2, tx）的密度（或焓系數）線4, 這樣就有了一個平面, 在這個平面上任何一個點對應的密度（或焓系數）

對應的計算公式為

3 程序設計
程序的設計包含兩個方面, 一個是數據的存儲, 就是把圖1 中所有點對應的數據信息以表格的形式存儲在CUP 的RAM 存儲器中; 另一個是對應的查表程序, 使用查表程序時, 要求能夠根據傳感器上得到的壓力和溫度信號查到對應情況下的水蒸氣密度和焓系數.
3.1 數據結構
壓力、溫度及密度（或焓系數）這些數據, 組成了一個三維的坐標系, 如圖4 所示. 根據技術要求，溫度的范圍是0~600℃，壓力范圍是0.1~20MPa；
考慮內存容量，設計間隔溫度為20℃；考慮到各種壓力情況出現的可能性，壓力的間隔是不一致的。

3.2 存儲結構
為了統一數據的表示, 同時又有足夠的精度,通過計算, 用兩個字節存儲一個數據. 其熱水密度的精度為0.1 kg/m3, 過熱水蒸氣密度的精度為0.001 kg/m3, 過熱水和過熱水蒸氣的焓系數都達到0.1 kJ/kg. 按照以上規定, 在壓力方向設置24個點, 在溫度方向設置30 個點. 兼顧到查表程序簡單、方便, 在設計存儲方式時, 首先設計一個表頭標號, 在表頭開始的一段空間里存放的是過熱水蒸氣表和過熱水表的壓力參數的24 個壓力點，如圖5所示。
  從傳感器讀入的數據有壓力和溫度，這里以壓力為*參考量，如果壓力剛好在這24個壓力點上，之間可以找到對應于這一壓力的溫度區，因為溫度點的間隔為20℃是已知的, 只要在起始溫度上以20℃遞增, 就可以找到對應的溫度點,查出該處的密度. 如果壓力在24 個壓力點上, 但溫度不在20℃間隔的溫度點上, 此時就要查找比該溫度大的一個溫度點和比該溫度小的一個溫度點, 再進行線性插值; 雖然溫度剛好在20℃的間隔點上, 但是壓力已經不在這24 個壓力點上, 此時同樣要查找到比該壓力大一個壓力點和比該壓力小的一個壓力點, 再查兩個壓力下此溫度點的密度, 然后按照前面所述的方法進行線性插值，如果既不在24個壓力點上，也不在20℃間隔的溫度點上，此時就要查出相鄰兩個壓力點，再分別查相鄰兩個溫度點對應的密度，一共4個密度點，后再按照前面所述方法線性插值。

臨界曲面是由一系列的點組成的, 只要知道了壓力和溫度, 就可以查出對應的密度, 只是在這里, 壓力仍然像上面提到的采用線性插值的方法來查找, 溫度僅提供一個±2℃的偏差范圍. 也就是說, 如果給定的溫度不在24個溫度點上，并且大于±2℃的偏差，就不再查飽和蒸汽表，因此特設置了狀態判斷程序以確定3個表中查哪個表。
  同樣道理，可以查到對應的焓系數，再根據需要看是否要進行線性插值。

3.3查表程序
3.3.1 主程序MAIN
a. 主程序開始, 先清除溢出標志位, 接下來調用壓力處理子程序, 將壓力轉換成壓力,單位轉換成0.1 Mpa; 再調用溫度處理子程序, 如果溫度是華氏度則換成攝氏度.
b. 對壓力和溫度進行判斷, 判斷它是否屬于可查找范圍: 壓力0.1~20 MPa, 溫度0~600℃.c. 如果壓力或者溫度超出范圍, 設置相應的標志位.
d. 調用狀態判斷子程序, 判斷查找3張表中的哪一張.e. 調用查找計算子程序, 進行密度和焓系數的查找.
f.主程序結束.
3.3.2 選表判斷子程序
a. 首先將讀入的壓力p 和臨界線上的壓力相比, 假設要查的這個點在臨界線上, 則找出該壓力下對應的溫度tr.
b. 將讀入的溫度tr再和t 相比, 如果tr>t+2℃, 則表明要查過熱水蒸氣表, 使用過熱水蒸氣表頭.
c. 再比較tr 與t, 如果tr<t-2℃, 則表明要查過熱水表, 使用過熱水表頭.
d. 如果上述兩種情況都不滿足, 則表明該點在過飽和水蒸氣表中, 使用臨界線表頭.
e . 表格選擇程序結束.
3.3.3 查表計算子程序
a. 判斷壓力是否在24 個壓力點上, 溫度是否在20℃間隔的溫度點上, 如果都滿足, 直接查出 密度.
b. 如果壓力在24 個壓力點上, 溫度不在20℃間隔的溫度點上, 則找出該溫度前后兩個溫度點上密度再進行插值結算.
c. 如果壓力不在24 個壓力點上, 溫度在20℃間隔的溫度點上, 則找出該壓力前后兩個壓力點在該溫度點上的密度, 按照圖4 進行插值計算.
d. 既不在24 個壓力點上, 又不在20℃間隔的溫度點上, 則找出相鄰壓力和溫度下的4個密度, 進行插值計算.
e. 查到密度后加上偏移量讀出對應點上的焓系數. 壓力查找計算程序結束.