摘(zhāi)要： 渦輪流量(liàng)計 廣泛應用(yong)于流量測量(liang)領域，針對渦(wo)輪流量計的(de)特點設計了(le)一種基于DSP智(zhì)能渦輪流量(liang)計，它能夠實(shí)時采集脈沖(chòng)信号，并顯示(shi)在✂️液晶顯示(shì)屏上，同時還(hái)能🔴通過RS485通信(xin)将數據遠傳(chuán)至上位機。智(zhi)能渦輪流量(liàng)計 内置儀表(biǎo)系數修正算(suàn)法，能夠消除(chú)流變化導緻(zhì)儀表系數✉️變(biàn)化而産生的(de)誤差。
　　渦輪流(liú)量計廣泛用(yòng)于流量測量(liang)領域，具有安(ān)裝簡便、精度(dù)較🔴高💃🏻、能夠直(zhí)接進行脈沖(chòng)輸出等特點(dian)，目前廣泛應(ying)用🤩于工✂️業及(ji)民用的流量(liang)計量等裝置(zhì)中[1]。由于渦輪(lun)流量計能夠(gou)直接輸出脈(mò)沖，且渦輪流(liu)量計的儀表(biao)系數會随流(liu)速的變化🐅而(ér)變化，易于使(shi)智能🏃儀表對(duì)其脈🌐沖流量(liang)信号進行現(xian)場處理，如果(guǒ)智能儀表不(bu)能實⭕時對儀(yí)表系數進♋行(hang)修正，則需要(yao)🐪對渦輪流量(liàng)計進行标定(dìng)，否則😘将産生(sheng)較❄️大測量誤(wù)差[2]。
1渦輪流量(liàng)計功能概況(kuang)
　　渦輪流量計(jì)屬于速度式(shi)流量測量計(jì)，其工作原理(li)是在流🐉體管(guǎn)道内安裝渦(wo)輪，利用流體(tǐ)流動時産生(sheng)的推力使渦(wo)輪葉片轉動(dòng)⭕，渦輪的轉速(sù)和流體的流(liu)速将成❗正比(bǐ)例關系[3]，同時(shí)，安裝在計量(liang)儀表殼體的(de)電磁感應接(jie)收器實📧時接(jie)收由葉輪轉(zhuǎn)動🥵引起的磁(ci)🌈場變化而産(chǎn)生的脈沖，智(zhì)能儀表收集(jí)到脈沖之後(hòu)進行濾波放(fàng)大，即可通過(guo)簡單💛的比例(li)關系計算出(chu)管道的實🐉時(shi)流量。渦輪流(liu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量計其内部(bu)機械機構見(jiàn)圖1。
　　智能儀表(biao)以DSP爲處理器(qi)，它采集到渦(wo)輪流量傳感(gǎn)器傳送的脈(mo)沖信号後通(tong)過濾波放大(da)後在處理器(qì)内進行🏃運算(suan)，并将運算✉️結(jié)果顯示在液(yè)晶屏上，同時(shi)還🌈能夠通過(guo)RS485通信💘向上位(wei)🔞機遠傳流量(liàng)信息。圖2爲渦(wō)輪流量智能(néng)儀表的内部(bù)功能模塊結(jie)構圖。


2智(zhì)能渦輪流量(liang)計的硬件設(shè)計
2.1渦輪脈沖(chòng)輸入調理電(dian)路
　　由于渦輪(lún)流量傳感器(qì)産生的電脈(mo)沖信号有一(yi)定的噪🔞聲🐪信(xin)号，并且電壓(ya)隻有幾十毫(hao)伏，所以在将(jiang)信🔱号輸入到(dao)DSP處理器之前(qian)進行濾波、整(zheng)形和放大。第(di)82頁🌈圖3爲渦💚輪(lun)脈沖輸入調(diao)☂️理電路。
2.2液晶(jing)顯示
　　液晶選(xuan)擇12864點陣式液(yè)晶，它能夠動(dong)态顯示各種(zhǒng)圖形、漢字以(yǐ)及各種符号(hào)信息，爲各種(zhǒng)電子産品提(ti)供了友好的(de)人💃機界⛹🏻‍♀️面，點(diǎn)陣式圖形液(ye)晶顯示屏具(jù)有工作電壓(yā)低、功耗低、可(kě)視💚面積大、體(tǐ)積小🏃‍♀️、無電磁(ci)幹擾☔、數字接(jie)口、使用壽命(ming)長等特點。圖(tu)4爲液晶顯示(shi)電路🤟原理圖(tú)。


2.3RS485通信
　　RS485接(jie)口組成半雙(shuang)工網絡，選擇(zé)兩線制與上(shang)位機電腦相(xiàng)🏃‍♀️連，采用屏蔽(bì)雙絞線傳輸(shū)。通信系統整(zhěng)體爲總線式(shì)結構，這樣1台(tái)🎯上位機最多(duō)可以和現場(chang)32台智能儀😍表(biǎo)相連。采用MAX485芯(xīn)片完成♋電壓(ya)轉換，圖5爲RS485通(tōng)信電路原❤️理(li)圖。

2.4DSP微處理器(qì)
　　TMS320F28335具有150MHz高速處(chu)理能力，具備(bèi)32位浮點處理(li)單元，6個直接(jiē)内存🔞存取🏃‍♀️通(tōng)道，支持EMIF，McBSP和ADC，配(pèi)備總計18路PWM波(bo)輸出端口，其(qi)中有⛱️6路爲專(zhuan)用超高精度(dù)的PWM輸出，12位16通(tong)道模拟數字(zi)轉換單元。由(yóu)于TMS320F28335具備浮點(dian)運算🈲單元，用(yòng)戶可快速編(biān)寫控制算法(fa)而無需在處(chù)理小數操作(zuò)上耗費過多(duō)時間和精力(li)♋，與其他DSP相比(bi)，整體性能提(tí)高了一倍，并(bing)與定點C28x控制(zhi)器軟件兼容(rong)，從而簡化了(le)軟件開發，縮(suō)🏒短了開發周(zhōu)期，降低了開(kai)發成本。
3智能(neng)渦輪流量計(jì)的程序設計(jì)
3.1微處理器功(gong)能程序設計(ji)
　　上電後程序(xu)對DSP的硬件資(zi)源進行初始(shǐ)化，包括中斷(duan)系統、GPIO口、定🧑🏽‍🤝‍🧑🏻時(shí)器/計數器、通(tōng)信端口及基(jī)本的時鍾設(shè)置。程序每秒(miǎo)對接收到的(de)脈沖進行計(jì)數，其除以儀(yi)表系數後的(de)結果作爲瞬(shun)時流量，同時(shi)在時間上對(duì)㊙️瞬時流量進(jin)行累積，計算(suan)出兩種流量(liàng)後，将其實時(shí)顯示在液晶(jīng)✉️顯示屏上，同(tong)時将數據保(bao)存，随時等待(dai)上位機電腦(nao)對數據的讀(du)取。通信采用(yong)MODBUS協議，波特率(lü)爲9600b/s，無校驗，8位(wei)數據位，1位停(tíng)止位。圖6爲微(wei)處理器功能(neng)㊙️設計流程圖(tú)。

3.2流速修正算(suan)法
　　渦輪流量(liang)計中流速對(dui)儀表系數有(yǒu)着很大的影(ying)響，這部分誤(wu)差會極大影(yǐng)響最終計量(liang)的精度，傳統(tong)的♈做法是當(dang)流速發生較(jiao)大的持續變(bian)化時，需對渦(wo)輪流量計進(jin)行重新标定(dìng)。針對這🤩個問(wèn)題，在不同流(liú)速下，測量了(le)渦輪流量計(jì)的儀表系數(shu)（見表1）。

繼續增(zēng)大流量，儀表(biǎo)系數基本保(bao)持不變，故對(duì)0.4～1L/s内的數據🔱進(jin)行參數拟合(hé)，得到拟合函(han)數
Y=5+52.16X+16.9X2-116.22X3+83.34X4.（1）
　　其中自變(bian)量爲流量，因(yin)變量爲儀表(biǎo)系數。當流量(liang)介于✉️0.4～1L/s時，采用(yong)式（1）進行計算(suan)；當流量超過(guo)1.1L/s時，保持儀表(biao)系數恒爲69.9。
4結(jié)論
　　一種基于(yú)DSP的智能渦輪(lún)流量計，它能(néng)夠将渦輪流(liú)量😄傳感器的(de)脈沖信号經(jing)過調理電路(lù)輸入到微處(chù)理器中，并在(zai)現場實時顯(xiǎn)示經過系統(tong)修正的瞬時(shi)流量和累積(ji)流量，同時還(hái)可以将數據(ju)遠傳至上位(wèi)機✨。此智能渦(wo)輪流量計❤️功(gōng)能強大⛷️，測量(liang)精度高，有廣(guang)闊🏃🏻的應用前(qián)景。

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