摘要(yao)： 渦輪流(liu)量計 廣(guang)泛應用(yong)于流量(liang)測量領(ling)域，針對(dui)渦輪流(liu)量計的(de)特🏃🏻點🙇🏻設(she)計了一(yi)種基于(yu)DSP智能渦(wo)輪流量(liang)計，它能(neng)夠實時(shi)采集脈(mo)沖信号(hao)🔴，并顯示(shi)在液晶(jing)顯示屏(ping)上，同時(shi)還能通(tong)過RS485通信(xin)将數據(ju)遠傳至(zhi)上位機(ji)。智能渦(wo)輪流量(liang)計 内置(zhi)儀表系(xi)數修正(zheng)算法，能(neng)夠消除(chu)流變化(hua)導緻儀(yi)表系數(shu)變化而(er)産生的(de)誤差。
　　渦(wo)輪流量(liang)計廣泛(fan)用于流(liu)量測量(liang)領域，具(ju)有安裝(zhuang)簡便🔆、精(jing)度較高(gao)🐆、能夠直(zhi)接進行(hang)脈沖輸(shu)出等特(te)點，目前(qian)廣泛應(ying)用于工(gong)業及民(min)用的流(liu)量計量(liang)等裝置(zhi)中[1]。由于(yu)渦輪流(liu)量計能(neng)夠直接(jie)輸出脈(mo)沖，且🏒渦(wo)輪流量(liang)計的儀(yi)表系數(shu)會随流(liu)速的變(bian)化而變(bian)化，易于(yu)使智能(neng)🐇儀表對(dui)其脈沖(chong)流量信(xin)号進行(hang)現場處(chu)理，如果(guo)智能儀(yi)表不能(neng)實時對(dui)儀表系(xi)數進行(hang)修正，則(ze)需要㊙️對(dui)渦♉輪流(liu)量計進(jin)行标定(ding)，否則‼️将(jiang)産生較(jiao)大測量(liang)誤差[2]。
1渦(wo)輪流量(liang)計功能(neng)概況
　　渦(wo)輪流量(liang)計屬于(yu)速度式(shi)流量測(ce)量計，其(qi)工作原(yuan)理❤️是在(zai)流體管(guan)道内安(an)裝渦輪(lun)，利用流(liu)體流動(dong)時産生(sheng)的推力(li)使渦輪(lun)葉片轉(zhuan)動，渦輪(lun)的轉速(su)和流體(ti)的流💋速(su)将成正(zheng)比例關(guan)系[3]，同🈲時(shi)，安裝在(zai)計量儀(yi)表殼體(ti)的電磁(ci)感應接(jie)收器實(shi)時接收(shou)由葉輪(lun)轉動引(yin)起的磁(ci)場變化(hua)而産生(sheng)的脈沖(chong)，智能儀(yi)表收集(ji)到脈沖(chong)之後進(jin)行濾波(bo)放大，即(ji)可通過(guo)簡單的(de)比例關(guan)系計算(suan)出管道(dao)的實時(shi)流量。渦(wo)輪流量(liang)計其内(nei)部機械(xie)機構見(jian)圖1。
　　智能(neng)儀表以(yi)DSP爲處理(li)器，它采(cai)集到渦(wo)輪流量(liang)傳感器(qi)傳送的(de)脈沖信(xin)号後通(tong)過濾波(bo)放大後(hou)在處理(li)器内進(jin)行運算(suan)，并将運(yun)算結果(guo)顯示在(zai)液晶屏(ping)上，同時(shi)還能夠(gou)通過RS485通(tong)信向上(shang)位機遠(yuan)傳⛱️流量(liang)信㊙️息。圖(tu)2爲渦輪(lun)流量智(zhi)能儀表(biao)的内部(bu)功能模(mo)⛱️塊結構(gou)圖。


2智能渦(wo)輪流量(liang)計的硬(ying)件設計(ji)
2.1渦輪脈(mo)沖輸入(ru)調理電(dian)路
　　由于(yu)渦輪流(liu)量傳感(gan)器産生(sheng)的電脈(mo)沖信号(hao)有一定(ding)的噪聲(sheng)信💘号🔴，并(bing)且電壓(ya)隻有幾(ji)十毫伏(fu)，所以在(zai)将信号(hao)輸入到(dao)DSP處理器(qi)之🍉前進(jin)行濾波(bo)、整形和(he)放大。第(di)82頁🐅圖3爲(wei)渦輪脈(mo)沖🐇輸入(ru)調理電(dian)路。
2.2液晶(jing)顯示
　　液(ye)晶選擇(ze)12864點陣式(shi)液晶，它(ta)能夠動(dong)态顯示(shi)各種圖(tu)形、漢字(zi)以🛀🏻及🍓各(ge)種符号(hao)信息，爲(wei)各種電(dian)子産品(pin)提供了(le)友好的(de)人♌機界(jie)面，點陣(zhen)式👅圖形(xing)液晶顯(xian)示屏具(ju)有工作(zuo)電壓低(di)、功耗低(di)、可視面(mian)積大、體(ti)積小、無(wu)電磁幹(gan)擾📱、數字(zi)接口、使(shi)用壽命(ming)長等特(te)點。圖4爲(wei)液晶顯(xian)示電路(lu)🔞原理圖(tu)。


2.3RS485通(tong)信
　　RS485接口(kou)組成半(ban)雙工網(wang)絡，選擇(ze)兩線制(zhi)與上位(wei)機電腦(nao)相連，采(cai)💚用屏蔽(bi)雙絞線(xian)傳輸。通(tong)信系統(tong)整體爲(wei)總線式(shi)結構，這(zhe)樣1台上(shang)位機最(zui)多可以(yi)和現場(chang)32台智能(neng)儀表相(xiang)連🌏。采用(yong)MAX485芯片完(wan)成電壓(ya)轉換，圖(tu)5爲❄️RS485通信(xin)電路原(yuan)🙇🏻理圖。

2.4DSP微(wei)處理器(qi)
　　TMS320F28335具有150MHz高(gao)速處理(li)能力，具(ju)備32位浮(fu)點處理(li)單元，6個(ge)直接内(nei)存㊙️存取(qu)通道，支(zhi)持EMIF，McBSP和ADC，配(pei)備總計(ji)18路PWM波輸(shu)出端口(kou)，其中有(you)6路爲專(zhuan)用超高(gao)精度的(de)PWM輸出，12位(wei)16通道模(mo)拟數字(zi)轉換單(dan)元。由于(yu)🔆TMS320F28335具備浮(fu)點運算(suan)單元，用(yong)戶可快(kuai)速編寫(xie)控制算(suan)法而無(wu)需在處(chu)理小數(shu)操作上(shang)耗費過(guo)多時間(jian)和精力(li)，與其他(ta)DSP相比，整(zheng)體性能(neng)提高了(le)一倍，并(bing)與定點(dian)C28x控制器(qi)軟件兼(jian)容，從而(er)簡化了(le)軟件開(kai)發，縮短(duan)了開發(fa)周期，降(jiang)低了開(kai)發成本(ben)。
3智能渦(wo)輪流量(liang)計的程(cheng)序設計(ji)
3.1微處理(li)器功能(neng)程序設(she)計
　　上電(dian)後程序(xu)對DSP的硬(ying)件資源(yuan)進行初(chu)始化，包(bao)括中斷(duan)系統、GPIO口(kou)、定時器(qi)/計數器(qi)、通信端(duan)口及基(ji)本的時(shi)鍾設置(zhi)。程序每(mei)🏃秒對🥵接(jie)收到的(de)脈沖進(jin)行計數(shu)，其除以(yi)儀表系(xi)數後的(de)結果作(zuo)爲瞬時(shi)流💜量，同(tong)時在時(shi)間上對(dui)瞬時流(liu)量進行(hang)累積，計(ji)算出兩(liang)🌏種流量(liang)後，将其(qi)實時顯(xian)示在液(ye)晶顯示(shi)屏上，同(tong)✌️時将數(shu)據保存(cun)，随時等(deng)待上位(wei)機電腦(nao)對數據(ju)的讀取(qu)。通信采(cai)用MODBUS協議(yi)，波特率(lü)爲9600b/s，無校(xiao)驗，8位數(shu)據位，1位(wei)停🌈止位(wei)。圖6爲🌂微(wei)處理器(qi)功能設(she)計流程(cheng)圖。

3.2流速(su)修正算(suan)法
　　渦輪(lun)流量計(ji)中流速(su)對儀表(biao)系數有(you)着很大(da)的影響(xiang)，這‼️部分(fen)誤差會(hui)極大影(ying)響最終(zhong)計量的(de)精度，傳(chuan)統的做(zuo)法是當(dang)流速發(fa)生較大(da)💃🏻的持續(xu)變化時(shi)，需對渦(wo)輪📞流量(liang)計進行(hang)重♻️新标(biao)定。針對(dui)這個問(wen)題，在不(bu)同流速(su)下，測量(liang)了渦輪(lun)流量計(ji)的儀表(biao)系數（見(jian)表1）。

繼續(xu)增大流(liu)量，儀表(biao)系數基(ji)本保持(chi)不變，故(gu)對0.4～1L/s内的(de)數據進(jin)👈行參數(shu)拟合，得(de)到拟合(he)函數
Y=5+52.16X+16.9X2-116.22X3+83.34X4.（1）
　　其(qi)中自變(bian)量爲流(liu)量，因變(bian)量爲儀(yi)表系數(shu)。當流量(liang)介✌️于0.4～1L/s時(shi)，采⚽用🌈式(shi)（1）進行計(ji)算；當流(liu)量超過(guo)1.1L/s時，保持(chi)儀表系(xi)數恒🏃🏻‍♂️爲(wei)69.9。
4結論
　　一(yi)種基于(yu)DSP的智能(neng)渦輪流(liu)量計，它(ta)能夠将(jiang)渦輪流(liu)量傳感(gan)器的脈(mo)沖信号(hao)經過調(diao)理電路(lu)輸入到(dao)微處理(li)器中，并(bing)在現場(chang)實時顯(xian)示經過(guo)系統修(xiu)正的瞬(shun)時流量(liang)和累積(ji)流量，同(tong)時還可(ke)以将數(shu)據遠傳(chuan)至上位(wei)機。此智(zhi)能渦輪(lun)流量計(ji)👌功能強(qiang)大，測量(liang)精度高(gao)，有廣闊(kuo)🥰的應用(yong)前景。

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