摘(zhāi)要： 渦輪流量計 廣泛(fàn)應用(yòng)于流量(liàng)測(cè)量領(lǐng)域，針對(duì)渦輪流(liú)量計的(de)特(tè)點設(shè)計了(le)一(yī)種基于(yú)dsp智能渦(wō)輪(lún)流量計，它能(néng)夠實時(shí)采集脈沖信号，并顯示在液晶(jīng)顯示屏上(shàng)，同時(shí)還能通過rs485通信(xìn)将數據(jù)遠(yuǎn)傳至(zhì)上位(wèi)機。智能渦(wō)輪流量計(jì) 内置(zhì)儀表(biǎo)系(xì)數修正算法(fǎ)，能夠消除流變(biàn)化導緻儀(yí)表系數變化而(ér)産生(shēng)的誤差。
　　渦(wō)輪流量計廣泛(fàn)用于(yú)流量測量(liàng)領域，具(jù)有安裝簡便(biàn)、精度較高(gāo)、能夠直接進行(háng)脈沖輸出等特(tè)點，目前廣(guǎng)泛應(yīng)用于工業及民(mín)用的(de)流量計量等裝(zhuāng)置中(zhōng)[1]。由于(yú)渦輪流量計能夠直接輸出脈沖，且(qiě)渦輪流量(liàng)計的(de)儀表系數(shù)會随(suí)流(liú)速的變(biàn)化而(ér)變化，易(yì)于(yú)使智能儀表對其脈(mò)沖流量信(xìn)号進行現(xiàn)場處(chù)理，如果智能儀(yí)表不(bú)能實時對(duì)儀表(biǎo)系(xì)數進行(háng)修正，則需要對渦輪(lún)流量(liàng)計進行标定，否則将産生(shēng)較大測量誤差[2]。
1渦輪流量(liàng)計功能概(gài)況
　　渦(wō)輪流(liú)量計(jì)屬于速度式(shì)流(liú)量測(cè)量計，其工(gōng)作原(yuán)理是(shì)在流體管(guǎn)道内安(ān)裝渦輪(lún)，利用(yòng)流體流動時産(chǎn)生的推力(lì)使渦(wō)輪葉(yè)片轉動，渦輪(lún)的轉速(sù)和流體的流速(sù)将成正比例關系(xì)[3]，同(tóng)時，安裝在(zài)計量(liàng)儀(yí)表殼體的電磁(cí)感應接(jiē)收器實(shí)時接收由葉(yè)輪轉動引(yǐn)起的磁(cí)場變化(huà)而産(chǎn)生(shēng)的脈沖(chòng)，智能儀(yí)表(biǎo)收集到脈(mò)沖之後進(jìn)行濾波放大，即(jí)可通(tōng)過簡單的(de)比例關系計算出管道的實時(shí)流量。渦輪流量(liàng)計其(qí)内部機械(xiè)機構見圖1。
　　智能(néng)儀表以(yǐ)dsp爲(wèi)處理(lǐ)器，它(tā)采集到渦(wō)輪流量傳感器(qì)傳送的脈沖信号後(hòu)通(tōng)過濾波(bō)放大(dà)後在(zài)處理器内進行運算(suàn)，并将運(yùn)算(suàn)結果(guǒ)顯示在(zài)液晶屏(píng)上(shàng)，同時還(hái)能夠(gòu)通過rs485通信向上(shàng)位機遠傳流量信息(xī)。圖(tú)2爲渦輪(lún)流量智能(néng)儀表的(de)内部功能模(mó)塊結構圖。


2智能(néng)渦輪(lún)流量計的(de)硬(yìng)件設計
2.1渦輪(lún)脈沖輸入(rù)調理電路
　　由于(yú)渦輪流量傳感器産生的(de)電脈(mò)沖信号(hào)有一定(dìng)的噪聲信号，并(bìng)且電壓(yā)隻有幾(jǐ)十毫伏，所以在将信(xìn)号輸入到(dào)dsp處理器之(zhī)前進(jìn)行濾波(bō)、整(zhěng)形和放大(dà)。第82頁圖3爲(wèi)渦輪脈沖(chòng)輸入(rù)調理電路(lù)。
2.2液晶顯示
　　液晶選擇(zé)12864點陣(zhèn)式液晶，它(tā)能夠動(dòng)态顯示(shì)各種圖(tú)形、漢字以及(jí)各種(zhǒng)符号信息，爲各種電(diàn)子産品提(tí)供了(le)友好的人機界(jiè)面，點陣式圖形液晶(jīng)顯示屏具(jù)有工作電壓低(dī)、功耗(hào)低、可視面(miàn)積大、體積(jī)小、無(wú)電磁幹擾、數(shù)字(zì)接口、使用(yòng)壽命(mìng)長等特點。圖4爲(wèi)液晶顯示電路(lù)原(yuán)理(lǐ)圖。


2.3rs485通(tōng)信
　　rs485接(jiē)口組成半(bàn)雙工網絡(luò)，選擇(zé)兩線制(zhì)與上位(wèi)機電(diàn)腦相(xiàng)連，采(cǎi)用屏(píng)蔽雙(shuāng)絞線(xiàn)傳輸。通信系(xì)統(tǒng)整體(tǐ)爲(wèi)總線式(shì)結構，這樣(yàng)1台上位機最多可以(yǐ)和(hé)現場32台智能(néng)儀表相(xiàng)連(lián)。采用(yòng)max485芯片完成電壓轉換(huàn)，圖(tú)5爲rs485通信(xìn)電路原理圖。

2.4dsp微處(chù)理器
　　tms320f28335具有150mhz高(gāo)速處理(lǐ)能力，具備32位浮點處理(lǐ)單元，6個直接内存存取(qǔ)通道，支(zhī)持emif，mcbsp和adc，配備總計(jì)18路pwm波(bō)輸出端口，其中(zhōng)有6路爲專(zhuān)用超(chāo)高(gāo)精度的(de)pwm輸出，12位(wèi)16通(tōng)道模(mó)拟數字轉(zhuǎn)換單(dān)元。由(yóu)于tms320f28335具(jù)備(bèi)浮(fú)點運(yùn)算單(dān)元，用(yòng)戶可(kě)快速編寫控制(zhì)算法而無(wú)需在處理小數(shù)操作(zuò)上耗費過(guò)多時間和(hé)精力，與其他(tā)dsp相(xiàng)比，整(zhěng)體性(xìng)能提高了(le)一倍(bèi)，并與定點(diǎn)c28x控制(zhì)器軟(ruǎn)件兼(jiān)容，從而(ér)簡化了(le)軟件開(kāi)發(fā)，縮短(duǎn)了開發周(zhōu)期，降(jiàng)低了(le)開(kāi)發成本。
3智能渦輪流量(liàng)計的程序(xù)設計(jì)
3.1微處理(lǐ)器功能程序設計(jì)
　　上電(diàn)後程序(xù)對dsp的硬(yìng)件資源進行(háng)初始化，包(bāo)括中斷系統、gpio口、定時器/計數(shù)器、通信端(duān)口(kǒu)及基本(běn)的時(shí)鍾設置。程序每(měi)秒對(duì)接收(shōu)到的脈沖(chòng)進行計數(shù)，其除以儀表系數後的(de)結果作(zuò)爲瞬時流(liú)量，同(tóng)時在(zài)時間上對(duì)瞬時流(liú)量(liàng)進行累積(jī)，計算出兩(liǎng)種流量後，将其(qí)實時(shí)顯(xiǎn)示在液晶顯示屏上，同(tóng)時将(jiāng)數據保存(cún)，随時(shí)等待(dài)上位機電腦對數據(jù)的讀(dú)取(qǔ)。通信采(cǎi)用modbus協議，波(bō)特率(lǜ)爲9600b/s，無校(xiào)驗(yàn)，8位數據位(wèi)，1位(wèi)停止位(wèi)。圖6爲微處理器(qì)功能(néng)設計流程(chéng)圖。

3.2流速修(xiū)正算法
　　渦輪流(liú)量計(jì)中流速(sù)對(duì)儀表系數有着很大(dà)的影響，這(zhè)部(bù)分誤差會極大影(yǐng)響最終計量的(de)精度(dù)，傳(chuán)統的做(zuò)法是當流(liú)速發(fā)生較大(dà)的(de)持續(xù)變化時，需對渦(wō)輪流(liú)量(liàng)計進行(háng)重新(xīn)标(biāo)定。針對這個問(wèn)題，在不(bú)同流速(sù)下，測量(liàng)了渦輪流(liú)量計(jì)的儀表(biǎo)系數（見(jiàn)表1）。

繼(jì)續增(zēng)大流(liú)量(liàng)，儀表系數基本保持不(bú)變(biàn)，故(gù)對0.4～1l/s内的數據進(jìn)行參數拟合，得到拟(nǐ)合(hé)函(hán)數
y=5+52.16x+16.9x2-116.22x3+83.34x4.（1）
　　其(qí)中自變量爲流(liú)量，因(yīn)變量爲儀表系(xì)數。當(dāng)流量(liàng)介于0.4～1l/s時，采用式（1）進行計算；當流(liú)量超過(guò)1.1l/s時，保持儀表系數恒(héng)爲69.9。
4結論
　　一(yī)種(zhǒng)基于(yú)dsp的智(zhì)能渦輪流(liú)量計，它能(néng)夠将渦輪流(liú)量傳感(gǎn)器的脈沖信号經過(guò)調理(lǐ)電路(lù)輸入到(dào)微(wēi)處理器中(zhōng)，并(bìng)在(zài)現場(chǎng)實時顯示經過(guò)系統(tǒng)修正的瞬(shùn)時流量和累積(jī)流量(liàng)，同時還可(kě)以将數據(jù)遠傳(chuán)至上(shàng)位機。此智(zhì)能渦輪(lún)流量計(jì)功能(néng)強大(dà)，測量(liàng)精度高(gāo)，有廣闊(kuò)的應(yīng)用前(qián)景。

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