渦輪流量計屬于速度式流量測量計，其工作原理是在流體管道內(nèi)安裝渦輪，利用流體流動時產(chǎn)生的推力使渦輪葉片轉(zhuǎn)動，渦輪的轉(zhuǎn)速和流體的流速將成正比例關(guān)系，同時，安裝在計量儀表殼體的電磁感應(yīng)接收器實時接收由葉輪轉(zhuǎn)動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行濾波放大，即可通過簡單的比例關(guān)系計算出管道的實時流量。渦輪流量計其內(nèi)部機械機構(gòu)見圖1。
智能渦輪流量計以DSP為處理器，它采集到渦輪流量傳感器傳送的脈沖信號后通過濾波放大后在處理器內(nèi)進行運算，并將運算結(jié)果顯示在液晶屏上，同時還能夠通過RS485通信向上位機遠傳流量信息。圖2為智能渦輪流量計的內(nèi)部功能模塊結(jié)構(gòu)圖。
1、智能渦輪流量計的硬件部分
1.1 渦輪脈沖輸入調(diào)理電路
由于渦輪流量傳感器產(chǎn)生的電脈沖信號有一定的噪聲信號，并且電壓只有幾十毫伏，所以在將信號輸入到DSP處理器之前進行濾波、整形和放大。
1.2 液晶顯示
液晶選擇12864點陣式液晶，它能夠動態(tài)顯示各種圖形、漢字以及各種符號信息，為各種電子產(chǎn)品提供了友好的人機界面，點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。
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臺上位機最多可以和現(xiàn)場32臺智能儀表相連。
2、智能渦輪流量計的程序部分
2.1 微處理器功能程序設(shè)計
上電后程序?qū)SP的硬件資源進行初始化，包括中斷系統(tǒng)、GPIO 口、定時器/計數(shù)器、通信端口及基本的時鐘設(shè)置。程序每秒對接收到的脈沖進行計數(shù)，其除以儀表系數(shù)后的結(jié)果作為瞬時流量，同時在時間上對瞬時流量進行累積，計算出兩種流量后，將其實時顯示在液晶顯示屏上， 同時將數(shù)據(jù)保存， 隨時等待上位機電腦對數(shù)據(jù)的讀取。通信采用MODBUS協(xié)議，波特率為9600b/s，無校驗，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。
2.2流速修正算法
渦輪流量計中流速對儀表系數(shù)有著很大的影響，這部分誤差會極大影響最終計量的精確度，傳統(tǒng)的做法是當(dāng)流速發(fā)生較大的持續(xù)變化時， 需對渦輪流量計進行重新標定。針對這個問題，智能渦輪流量計加入了流速修正算法，保證了儀表系數(shù)基本保持不變。
