渦輪流量計(jì)屬于速度式流量測(cè)量計(jì)，其工作原理是在流體管道內(nèi)安裝渦輪，利用流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的推力使渦輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪的轉(zhuǎn)速和流體的流速將成正比例關(guān)系，同時(shí)，安裝在計(jì)量儀表殼體的電磁感應(yīng)接收器實(shí)時(shí)接收由葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)引起的磁場變化而產(chǎn)生的脈沖，智能儀表收集到脈沖之后進(jìn)行濾波放大，即可通過簡單的比例關(guān)系計(jì)算出管道的實(shí)時(shí)流量。渦輪流量計(jì)其內(nèi)部機(jī)械機(jī)構(gòu)見圖1。
智能渦輪流量計(jì)以DSP為處理器，它采集到渦輪流量傳感器傳送的脈沖信號(hào)后通過濾波放大后在處理器內(nèi)進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果顯示在液晶屏上，同時(shí)還能夠通過RS485通信向上位機(jī)遠(yuǎn)傳流量信息。圖2為智能渦輪流量計(jì)的內(nèi)部功能模塊結(jié)構(gòu)圖。
1、智能渦輪流量計(jì)的硬件部分
1.1 渦輪脈沖輸入調(diào)理電路
由于渦輪流量傳感器產(chǎn)生的電脈沖信號(hào)有一定的噪聲信號(hào)，并且電壓只有幾十毫伏，所以在將信號(hào)輸入到DSP處理器之前進(jìn)行濾波、整形和放大。
1.2 液晶顯示
液晶選擇12864點(diǎn)陣式液晶，它能夠動(dòng)態(tài)顯示各種圖形、漢字以及各種符號(hào)信息，為各種電子產(chǎn)品提供了友好的人機(jī)界面，點(diǎn)陣式圖形液晶顯示屏具有工作電壓低、功耗低、可視面積大、體積小、無電磁干擾、數(shù)字接口、使用壽命長等特點(diǎn)。
1.3 RS485通信
RS485接口組成半雙工網(wǎng)絡(luò)，選擇兩線制與上位機(jī)電腦相連，采用屏蔽雙絞線傳輸。通信系統(tǒng)整體為總線式結(jié)構(gòu)，這樣1臺(tái)上位機(jī)最多可以和現(xiàn)場32臺(tái)智能儀表相連。
2、智能渦輪流量計(jì)的程序部分
2.1 微處理器功能程序設(shè)計(jì)
上電后程序?qū)SP的硬件資源進(jìn)行初始化，包括中斷系統(tǒng)、GPIO 口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、通信端口及基本的時(shí)鐘設(shè)置。程序每秒對(duì)接收到的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，其除以儀表系數(shù)后的結(jié)果作為瞬時(shí)流量，同時(shí)在時(shí)間上對(duì)瞬時(shí)流量進(jìn)行累積，計(jì)算出兩種流量后，將其實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示屏上， 同時(shí)將數(shù)據(jù)保存， 隨時(shí)等待上位機(jī)電腦對(duì)數(shù)據(jù)的讀取。通信采用MODBUS協(xié)議，波特率為9600b/s，無校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。
2.2流速修正算法
渦輪流量計(jì)中流速對(duì)儀表系數(shù)有著很大的影響，這部分誤差會(huì)極大影響最終計(jì)量的精確度，傳統(tǒng)的做法是當(dāng)流速發(fā)生較大的持續(xù)變化時(shí)， 需對(duì)渦輪流量計(jì)進(jìn)行重新標(biāo)定。針對(duì)這個(gè)問題，智能渦輪流量計(jì)加入了流速修正算法，保證了儀表系數(shù)基本保持不變。
