摘(zhai)要： 渦輪流量(liàng)計 廣泛應用(yòng)于流量測量(liang)領域，針對渦(wō)輪流量計的(de)特點設計了(le)一種基于DSP智(zhi)能渦輪流量(liàng)計，它能夠實(shi)時采集脈沖(chòng)信号㊙️，并顯示(shì)在液晶顯示(shì)屏上，同時還(hai)能🧑🏽‍🤝‍🧑🏻通過RS485通信(xìn)将數據遠傳(chuan)至上位機。智(zhì)能渦輪流量(liàng)計 内置儀表(biǎo)系數修正算(suan)法，能夠消除(chú)流變化導緻(zhi)儀表系⛱️數變(bian)化🔞而産生的(de)誤差。
　　渦輪流(liu)量計廣泛用(yong)于流量測量(liàng)領域，具有安(an)裝簡🍉便🌐、精度(dù)較高、能夠直(zhí)接進行脈沖(chòng)輸出等特點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用✔️于工🏃🏻‍♂️業及(ji)民用的流量(liang)計量等裝置(zhì)中[1]。由于渦輪(lún)📐流量計能夠(gou)直接輸出脈(mò)沖，且💃渦輪流(liú)量計的儀表(biǎo)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(liàng)信号進行現(xiàn)場處理，如果(guǒ)智能儀表不(bú)能實時🈲對儀(yi)表系數進行(hang)修正，則需要(yào)對渦輪流量(liàng)計進行标定(ding)，否則将産生(shēng)較大測量誤(wu)差[2]。
1渦輪流量(liang)計功能概況(kuàng)
　　渦輪流量計(ji)屬于速度式(shi)流量測量計(jì)，其工作原理(li)是在流📐體管(guan)道内安裝渦(wō)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(su)和流體的流(liu)速将成正比(bǐ)例關系[3]，同時(shi)，安裝在計量(liang)儀表殼體的(de)電磁感應接(jiē)收器實時接(jiē)收由葉輪轉(zhuan)動引起的磁(cí)場變化而産(chan)生的脈沖，智(zhi)能儀表收集(ji)到脈沖之後(hou)🔴進行濾波放(fang)大，即可通過(guo)簡單的比例(li)關系計🛀🏻算出(chū)管道的實時(shi)流量。渦輪流(liu)量計其内部(bù)機械機構見(jian)圖1。
　　智能儀表(biao)以DSP爲處理器(qì)，它采集到渦(wo)輪流量傳感(gan)器傳送📞的脈(mo)沖信号後通(tong)過濾波放大(dà)後在處理器(qì)内進行運算(suan)，并将運算結(jié)果顯示在液(ye)晶屏上，同時(shi)還能夠通過(guò)RS485通信🌈向上位(wei)機遠傳🈲流量(liàng)信❗息。圖2爲渦(wo)輪流量智能(neng)儀表的内部(bù)功能模塊結(jie)構圖。


2智(zhi)能渦輪流量(liang)計的硬件設(she)計
2.1渦輪脈沖(chong)輸入調理電(diàn)路
　　由于渦輪(lún)流量傳感器(qì)産生的電脈(mò)沖信号有一(yī)定✨的㊙️噪聲信(xin)⁉️号，并且電壓(ya)隻有幾十毫(háo)伏，所以在将(jiang)信号輸入到(dao)DSP處理♈器之前(qian)進行濾波、整(zhěng)形和放大。第(dì)82頁圖3爲渦輪(lún)脈沖輸入調(diao)理電路。
2.2液晶(jing)顯示
　　液晶選(xuǎn)擇12864點陣式液(ye)晶，它能夠動(dòng)态顯示各種(zhǒng)圖形、漢字以(yi)及各種符号(hào)信息，爲各種(zhǒng)電子産品提(tí)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(ke)視‼️面積大、體(ti)積小、無電磁(cí)幹擾、數字接(jiē)口、使用壽命(ming)✨長等特點🔞。圖(tú)4爲液晶顯示(shi)電路原理圖(tú)。


2.3RS485通信
　　RS485接(jiē)口組成半雙(shuang)工網絡，選擇(ze)兩線制與上(shang)位機電腦🐇相(xiang)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(tai)上位機最多(duo)可以和現場(chang)32台智能儀表(biǎo)相連🍉。采用MAX485芯(xin)🌂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(qi)
　　TMS320F28335具有150MHz高速處(chù)理能力，具備(bèi)32位浮點處理(lǐ)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(bō)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(tōng)道模拟數字(zì)轉換單元。由(yóu)于TMS320F28335具備浮點(dian)運算單元，用(yong)戶可快速編(bian)寫控制算法(fa)而無需🚩在處(chu)理小數操作(zuò)上✉️耗費過多(duō)時間和精力(li)，與其他DSP相比(bǐ)☂️，整體性能提(ti)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(suo)短了開發周(zhou)期，降低了開(kai)👉發成本。
3智能(néng)渦輪流量計(jì)的程序設計(jì)
3.1微處理器功(gōng)能程序設計(jì)
　　上電後程序(xù)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(shi)器/計數器、通(tong)信端口及基(jī)本的時鍾設(shè)✂️置。程序每秒(miao)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(shùn)時流量，同時(shi)在時間上對(dui)瞬時流量進(jin)行累積，計算(suàn)出兩種流量(liang)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(dài)上位機電腦(nao)對數據的讀(dú)取。通信采用(yong)MODBUS協議，波特率(lü)爲9600b/s，無校驗，8位(wèi)數據位，1位停(ting)止位。圖6爲微(wēi)處理器功能(neng)♈設計流程圖(tu)。

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(ying)響最終計量(liàng)的精度，傳統(tong)的做法🏃🏻是當(dang)🙇‍♀️流速❓發生較(jiào)大的持續變(bian)化時，需對渦(wō)輪流量計🔞進(jìn)行重👌新标定(ding)。針對這個問(wen)題，在不同流(liu)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(biao)系數基本保(bǎo)持不變，故對(duì)0.4～1L/s内的數據進(jìn)⭐行參數拟合(hé)，得到拟合函(hán)數
Y=5+52.16X+16.9X2-116.22X3+83.34X4.（1）
　　其中自變(biàn)量爲流量，因(yin)變量爲儀表(biao)系數。當流量(liang)介于🔞0.4～1L/s時，采用(yòng)式（1）進行計算(suan)；當流量超過(guò)1.1L/s時，保持儀表(biao)系數恒爲69.9。
4結(jié)論
　　一種基于(yu)DSP的智能渦輪(lún)流量計，它能(neng)夠将渦輪流(liú)量傳感器的(de)脈❓沖信号經(jīng)過調理電路(lu)輸入到微處(chù)理器中，并在(zài)現場實時顯(xian)示經過系統(tong)修正的瞬時(shí)流量和累積(ji)流量，同時還(hai)可以将數據(ju)遠傳至上位(wei)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(qian)景。

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