摘要： 渦(wo)輪流量計(ji) 廣泛應用(yong)于流量測(ce)量領域，針(zhen)對渦輪流(liu)量計的特(te)點⚽設❌計了(le)一👅種基于(yu)DSP智能渦輪(lun)流量計，它(ta)能夠實時(shi)采集脈沖(chong)信号，并顯(xian)示在液晶(jing)顯示屏上(shang)，同時還能(neng)通過RS485通信(xin)将數據遠(yuan)傳至上位(wei)機。智能渦(wo)輪流量計(ji) 内置儀表(biao)系數修正(zheng)算法，能夠(gou)消除流變(bian)化導緻儀(yi)表系👣數變(bian)化而産生(sheng)的誤差。
　　渦(wo)輪流量計(ji)廣泛用于(yu)流量測量(liang)領域，具有(you)安裝簡便(bian)、精🧡度💞較高(gao)、能夠直接(jie)進行脈沖(chong)輸出等特(te)點，目前廣(guang)泛❗應用❤️于(yu)工❓業及民(min)用的流量(liang)計量等裝(zhuang)置中[1]。由❌于(yu)渦輪流量(liang)計✨能夠直(zhi)接輸出🆚脈(mo)沖，且渦輪(lun)流量計的(de)儀表系數(shu)會随流速(su)的變化而(er)變化，易于(yu)使智能✨儀(yi)表對其脈(mo)沖流量信(xin)号進行現(xian)場處理，如(ru)果智能✔️儀(yi)表不能實(shi)時對儀表(biao)系數進行(hang)修正，則需(xu)要對渦輪(lun)流量計進(jin)行标定，否(fou)則将産生(sheng)較大測量(liang)誤差[2]。
1渦輪(lun)流量計功(gong)能概況
　　渦(wo)輪流量計(ji)屬于速度(du)式流量測(ce)量計，其工(gong)作原理是(shi)在✔️流體✊管(guan)道内安裝(zhuang)渦輪，利用(yong)流體流動(dong)時産生的(de)推力使渦(wo)輪葉片轉(zhuan)動，渦輪的(de)轉速和流(liu)體的流速(su)将成正比(bi)例關系[3]，同(tong)時，安裝在(zai)計量儀表(biao)殼體的電(dian)磁感應🌈接(jie)收器實💜時(shi)接收由☀️葉(ye)輪轉動🈲引(yin)起的磁場(chang)變化而産(chan)生的脈沖(chong)，智能儀表(biao)收集到脈(mo)沖之後進(jin)行濾波放(fang)大，即可通(tong)過簡單的(de)比例關系(xi)計🌈算出管(guan)道的實時(shi)流量。渦輪(lun)流量計其(qi)内部機械(xie)機構見圖(tu)1。
　　智能儀表(biao)以DSP爲處理(li)器，它采集(ji)到渦輪流(liu)量傳感器(qi)傳送的脈(mo)沖信号後(hou)通過濾波(bo)放大後在(zai)處理器内(nei)進行運算(suan)，并将運算(suan)結果顯示(shi)在液晶屏(ping)上，同時還(hai)能夠通過(guo)RS485通信向上(shang)位機遠傳(chuan)流量信息(xi)。圖2爲渦輪(lun)流量智能(neng)儀表的内(nei)部功能模(mo)塊結構圖(tu)。


2智能渦輪(lun)流量計的(de)硬件設計(ji)
2.1渦輪脈沖(chong)輸入調理(li)電路
　　由于(yu)渦輪流量(liang)傳感器産(chan)生的電脈(mo)沖信号有(you)一定的噪(zao)聲信号，并(bing)且電壓隻(zhi)有幾十毫(hao)伏，所以在(zai)将信号輸(shu)入到DSP處理(li)器之前進(jin)✌️行濾波、整(zheng)形和放大(da)。第82頁圖3爲(wei)渦⚽輪脈沖(chong)輸入調理(li)電路🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。
2.2液晶(jing)顯示
　　液晶(jing)選擇12864點陣(zhen)式液晶，它(ta)能夠動态(tai)顯示各種(zhong)圖形、漢字(zi)以及各🔅種(zhong)符号信息(xi)，爲各種電(dian)子産品提(ti)供了友好(hao)的人🐆機界(jie)面，點陣式(shi)圖形液晶(jing)顯示屏具(ju)有工作電(dian)壓低、功耗(hao)低、可視🔱面(mian)積大、體積(ji)小、無電磁(ci)幹擾、數字(zi)接口、使用(yong)壽命長等(deng)特點。圖4爲(wei)液晶顯示(shi)電路原理(li)圖。


2.3RS485通信
　　RS485接(jie)口組成半(ban)雙工網絡(luo)，選擇兩線(xian)制與上位(wei)機電腦相(xiang)連，采🐇用屏(ping)蔽雙絞線(xian)傳輸。通信(xin)系統整體(ti)爲總線式(shi)結構，這樣(yang)1台上位機(ji)最多可以(yi)和現場32台(tai)智能儀表(biao)相連。采用(yong)MAX485芯片完成(cheng)💋電壓轉換(huan)，圖5爲RS485通信(xin)電路原🌏理(li)圖。

2.4DSP微處理(li)器
　　TMS320F28335具有150MHz高(gao)速處理能(neng)力，具備32位(wei)浮點處理(li)單元，6個直(zhi)接内🚶存存(cun)㊙️取通💁道，支(zhi)持EMIF，McBSP和ADC，配備(bei)總計18路PWM波(bo)輸出端口(kou)，其中有6路(lu)爲專用超(chao)高精度🈚的(de)PWM輸出，12位16通(tong)道模拟數(shu)字轉換單(dan)元。由于TMS320F28335具(ju)備浮點運(yun)算單元，用(yong)🈲戶可快速(su)編寫控制(zhi)算法而無(wu)需在處理(li)小🈚數操作(zuo)上耗費過(guo)多🏒時間和(he)精力🔴，與其(qi)他DSP相比，整(zheng)體性能提(ti)高了一倍(bei)，并與定點(dian)C28x控制器軟(ruan)件兼容，從(cong)而簡化了(le)軟件開發(fa)，縮短了開(kai)發🐇周期，降(jiang)低了開發(fa)成本。
3智能(neng)渦輪流量(liang)計的程序(xu)設計
3.1微處(chu)理器功能(neng)程序設計(ji)
　　上電後程(cheng)序對DSP的硬(ying)件資源進(jin)行初始化(hua)，包括中斷(duan)系統🌈、GPIO口、定(ding)時器/計數(shu)器、通信端(duan)口及基本(ben)的時鍾設(she)置。程序每(mei)秒對接收(shou)到的脈沖(chong)進行計數(shu)，其除以儀(yi)表系數後(hou)的結果作(zuo)爲瞬時流(liu)量，同時在(zai)時間上對(dui)瞬時流量(liang)進行累積(ji)，計算出兩(liang)💛種流量後(hou)，将其實時(shi)👌顯示在液(ye)晶顯示屏(ping)上，同時将(jiang)數據保存(cun)，随時等待(dai)⁉️上位機電(dian)腦對數據(ju)的讀取。通(tong)信采用MODBUS協(xie)議，波特率(lü)爲9600b/s，無校驗(yan)，8位數據位(wei)，1位停止位(wei)。圖6爲微處(chu)理器功能(neng)設計流程(cheng)圖。

3.2流速修(xiu)正算法
　　渦(wo)輪流量計(ji)中流速對(dui)儀表系數(shu)有着很大(da)的影響🚩，這(zhe)部🈲分誤差(cha)會極大影(ying)響最終計(ji)量的精度(du)，傳統的做(zuo)法是當流(liu)速發生較(jiao)大的持續(xu)變化時，需(xu)對渦輪流(liu)量計進行(hang)重新标定(ding)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。針對這個(ge)問題，在不(bu)同流速🆚下(xia)，測量了渦(wo)輪流量計(ji)的儀表系(xi)數（見表1）。

繼(ji)續增大流(liu)量，儀表系(xi)數基本保(bao)持不變，故(gu)對0.4～1L/s内的數(shu)據進🤞行參(can)數拟合，得(de)到拟合函(han)數
Y=5+52.16X+16.9X2-116.22X3+83.34X4.（1）
　　其中自(zi)變量爲流(liu)量，因變量(liang)爲儀表系(xi)數。當流量(liang)介于0.4～1L/s時🈲，采(cai)用式（1）進行(hang)計算；當流(liu)量超過1.1L/s時(shi)，保持儀表(biao)系數恒爲(wei)69.9。
4結論
　　一種(zhong)基于DSP的智(zhi)能渦輪流(liu)量計，它能(neng)夠将渦輪(lun)流量傳感(gan)器的脈沖(chong)信号經過(guo)調理電路(lu)輸入到微(wei)處理器中(zhong)🏃‍♀️，并在現場(chang)實時顯示(shi)經過系統(tong)修正的瞬(shun)時流量和(he)累積流量(liang)，同時還🤞可(ke)以将💰數據(ju)遠傳至上(shang)位機。此智(zhi)能渦輪流(liu)量計📱功能(neng)強大🥰，測量(liang)精度高，有(you)廣闊的應(ying)用前景🔞。

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