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江蘇華云儀表有限公司

低功耗兩線制渦輪流量計(jì)

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低功耗兩線制渦輪流量計(jì)

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閱讀：26發(fā)布時(shí)間：2026-7-29

摘要：渦輪流量計(jì)被廣泛應(yīng)用于過程測量和控制儀表。但是，渦輪流量計(jì)容易受被測流體粘度的干擾，導(dǎo)致現(xiàn)場測量精度不高、量程比受限。針對(duì)渦輪流量傳感器的非線性特性，本文研制了基于ＭＳＰ４３０的渦輪流量計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，將傳感器測量到的數(shù)據(jù)經(jīng)過線性插值法處理，然后存儲(chǔ)在帶電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)渦輪傳感器的非線性校正，從而渦輪流量計(jì)的測量范圍明顯地得到擴(kuò)大。同時(shí)該儀表還具有４～２０ｍＡ電流輸出、頻率輸出以及ＲＳ４８５通信功能，便于和工業(yè)儀表兼容。

1、引言：

渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、精度高、范圍寬、重復(fù)性好、壓力損失小以及安裝維修方便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于氣體和液體流量的測量。但在工業(yè)現(xiàn)場，由于受到管道振動(dòng)和流場擾動(dòng)引起的噪聲干擾，使得傳感器輸出信號(hào)中含有不同噪聲，渦輪流量信號(hào)中極易混入噪聲，測量精度大大降低。因此，提高儀表精度的關(guān)鍵是從含有大量噪聲的渦輪流量信號(hào)中提取出有效信號(hào)。

針對(duì)這一問題，國內(nèi)外科研工作者針對(duì)渦輪流量計(jì)開展了大量的研究，并取得了很多成果。大致可以分為數(shù)宇處理和模擬處理兩類。放大、濾波、整形和計(jì)數(shù)等抑制噪聲能力不強(qiáng)的傳統(tǒng)模擬方法，導(dǎo)致小流量不能檢測到或測量精度很低，量程比受限。數(shù)宇信號(hào)處理方法中國外多用專業(yè)芯片實(shí)現(xiàn)，很難剖析內(nèi)部細(xì)節(jié)，國內(nèi)主要有基于FFT的經(jīng)典譜分析、基于Burg算法的現(xiàn)代譜分析、小波分析、功率譜分析和自適應(yīng)陷波等，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但在小流量的檢測方而仍未能得到很好的解決。

本文在分析渦輪信號(hào)及其噪聲特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種基于定點(diǎn)系數(shù)修正法的渦輪流量計(jì)，對(duì)傳感器得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證儀表測量的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。

2、渦輪流量計(jì)的工作原理：

采用渦輪進(jìn)行測量的流量計(jì)。當(dāng)被測流體流過傳感器，在流體作用下，液體流向與葉輪的葉片存在一定的偏傳所，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速正比于管道液體的平均流速，時(shí)角感器將液體流速轉(zhuǎn)換成與瞬時(shí)流量成正比的頻率信號(hào)。以，可以通過測量渦輪的轉(zhuǎn)速來測流量。葉輪周期性改變感應(yīng)線圈磁回路的磁阻值，檢測線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性的變化而產(chǎn)生與流量成正比的周期性感應(yīng)電勢，即電脈沖信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。

將流量和虱度確定在某一范圍內(nèi)，渦輪表頭輸出的脈沖頻率、f正比于管道中流體流過的體積流量叮。即:

q=f/K式中:K,.f分別為儀表系數(shù)和流量計(jì)輸出信號(hào)的頻率瑪為體積流量。只要確定了渦輪流量訓(xùn)一的量程范圍，儀表系數(shù)K在一定范圍內(nèi)為一常數(shù)，其數(shù)值由流量校驗(yàn)裝置校驗(yàn)得出。儀表系數(shù)K值都會(huì)在每一臺(tái)渦輪儀表說明書中標(biāo)明。

由表達(dá)式（１）可以看出，儀表系數(shù)Ｋ代表了單位體積流體中脈沖數(shù)量，用傳感器測到的信號(hào)脈沖頻率_ｆ，除以儀表系數(shù)Ｋ，就可以得到體積流量Ｑ。即：

Ｑ＝	^ｆ（／	或	^３／）	（）
Ｑ＝	Ｌｓ		ｍｓ	２
	Ｋ

３、硬件系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)：
圖１渦輪流量計(jì)硬件電路框圖
系統(tǒng)的硬件框圖如圖１所示。主要由渦輪傳感器、放大濾波電路、電壓跟隨器、單片機(jī)、人機(jī)接口電路、４～２０ｍＡ輸出、電源管理電路、頻率輸出和ＲＳ４８５通信組成。
對(duì)流量信號(hào)的測量充分使用了ＭＳＰ４３０單片機(jī)內(nèi)部的資源，即Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器、比較器、定時(shí)／計(jì)數(shù)器等，節(jié)省了所需單片機(jī)的口線和外圍器件。ＡＤ７３９１芯片將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)過由ＸＴＲ１１５組成的Ｖ／Ｉ轉(zhuǎn)換電路輸出４～２０ｍＡ電流信號(hào)。電源轉(zhuǎn)換模塊將２４Ｖ轉(zhuǎn)換為５Ｖ、３．３Ｖ和２．０４８Ｖ，滿足運(yùn)算放大器、單片機(jī)以及其他芯片的供電需求。單片機(jī)和Ｖ／Ｉ轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成４～２０ｍＡ變送器，變送器的耗電電流隨傳感器輸出而變化，電流表只需要正確串聯(lián)在電路中即可測量出電流值，其數(shù)值通過計(jì)算可以得到當(dāng)時(shí)的瞬時(shí)流量值。

３．１單片機(jī)芯片的選型
在眾多方法中，器件選型無疑對(duì)低功耗設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)起到***關(guān)鍵的作用。系統(tǒng)采用了ＴＩ公司推出的１６位超低功耗的ＭＳＰ４３０Ｆ５４３８作為主控芯片^，主要在于ＭＳＰ４３０系列芯片的功耗優(yōu)勢^［１２］。
由活躍模式下電流消耗相對(duì)于系統(tǒng)頻率：

ＩＡＭ＝Ｉ′ＡＭ ×ｆｓｙｓｔｅｍ		（）
ＩＡＭ＝Ｉ′ＡＭ ×ｆｓｙｓｔｅｍ		３
由活躍模式下電流消耗相對(duì)于供電電壓：
（	）	（）
ＩＡＭ＝Ｉ′ＡＭ＋１７５× Ｖｃｃ－３		４

圖２各模式轉(zhuǎn)換框圖

由圖２可知，ＭＳＰ４３０在不同模式下的功耗相差很大，較低功耗０．１_μＡ，在活動(dòng)模式下的功耗取決于系統(tǒng)的工作頻率與供電電壓，特別是系統(tǒng)頻率。當(dāng)系統(tǒng)主時(shí)鐘頻率為１ＭＨｚ時(shí)，工作電壓為３Ｖ，電流消耗為３７０_μＡ，根據(jù)式（４）和（５）可計(jì)算出，當(dāng)系統(tǒng)工作頻率為４ＭＨｚ，工作電壓３．３Ｖ，電流消耗相當(dāng)于１．６９ｍＡ。因此，系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，根據(jù)渦輪信號(hào)的變換率，選擇不同的工作模式，以降低系統(tǒng)的功耗。

３．２４～２０ｍＡ輸出和電源供電模塊功耗問題一直是４～２０ｍＡ輸出電路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。解決這一問題的主要方法是信號(hào)線與電源線復(fù)用。這樣功耗問題得以保證，并且為儀表兩線制工作提供足夠的電流。但經(jīng)過實(shí)際測試，當(dāng)單片機(jī)處于高頻時(shí)鐘工作，并且所有外設(shè)全部工作，其電流消耗超過４ｍＡ。為了解決這樣的問題，通過ＤＣ／ＤＣ對(duì)復(fù)用線進(jìn)行分流，還解決了數(shù)字部分的供電問題^{［１３－１４］}。此外，流量計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì)均采用低功耗的器件，這也是降低整體功耗的方法之一。
電流環(huán)輸出部分的核心是ＴＩ公司的ＸＴＲ１１５電流環(huán)芯片，電路如圖３所示。引腳３被看作模擬地，輸入端電阻Ｒ_ｉｎ為１０ｋ_Ω，Ｃ為降噪電容，晶體管的選型主要考慮ＮＰＮ型，沖擊電壓，電流以及功耗，鑒于會(huì)有溫度傳導(dǎo)效應(yīng)，***好不使用貼片的封裝，外接晶體三極管Ｑ１只要選用Ｖｃｅｏ＞３６Ｖ^，Ｉｃｍａｘ＞３２ｍＡ^，Ｐｏｕｔｍａｘ＞１．２Ｗ^的ＮＰＮ^三極管即可，可以考慮下面的一些型號(hào)：ＴＩＰ２９Ｃ，２ＳＣ１８４６。
該電路的工作原理是當(dāng)ＡＤ７３９１數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的６腳輸出電壓信號(hào) 經(jīng) 過Ｒ２轉(zhuǎn) 換成４０～２００_μＡ的輸入電流^，ＸＴＲ１１５內(nèi)部有一個(gè)１００增益的運(yùn)放，將輸入電流放大為４～２０ｍＡ^的電流^。
外部晶體管Ｑ１主要作為一個(gè)電流輸出源，如果使用２４Ｖ和２０ｍＡ的電流輸出，此晶體管的功耗為０．４８Ｗ，ＸＴＲ１１５通過采用外部的晶體管來避免產(chǎn)生溫飄，所以在安裝晶體管的時(shí)候應(yīng)該避免和模擬部分的電路離的太近，包括ＸＴＲ１１５。在實(shí)際電路中，還需給功率管裝上合適的散熱器。
圖３電流環(huán)輸出電路

圖

３

電流環(huán)輸出電路

ＸＴＲ１１５

允許各種電壓保護(hù)方法，圖

３

顯示了一個(gè)二

證明，即使電源電壓高達(dá)

，也損壞不了

。

５０Ｖ

ＸＴＲ１１５

極管電橋電路，四個(gè)

１Ｎ４１４８

型開關(guān)二極管構(gòu)成這樣的保

鑒于整個(gè)系統(tǒng)自身的電流消耗不能超過

，所以

４ｍＡ

護(hù)電路，電路可以正常運(yùn)行，甚至當(dāng)電壓連接線是接反的，通過

／

對(duì)復(fù)用線進(jìn)行分流，／

的

輸入電壓為

ＤＣＤＣ

它也能防止負(fù)電壓流入

Ｖ＋

端。因?yàn)闃蚴诫娐分袩o論何

，輸出電壓為

，所以，當(dāng)

／

效率為

８０％

以上

２４Ｖ

５Ｖ

ＤＣＤＣ

時(shí)都會(huì)導(dǎo)通兩只二極管，于是，在計(jì)算環(huán)路電壓時(shí)，去掉兩

時(shí)，從電流環(huán)上取

１ｍＡ

電流，由公式（）計(jì)算出提供給數(shù)

６

只硅二極管的正向壓降

（約為

）是理所應(yīng)當(dāng)?shù)模墒?/td>

字電路的電流為

，這樣不僅解決了電流環(huán)上的電

１．４Ｖ

３．８４ｍＡ

（）確定。

流大于

４ｍＡ

的問題，而且解決了電路中芯片的供電問題。

５

ＶＬＯＯＰ＝２４－Ｉ０ＲＬ－１．４

（）

· ·

（）

５

Ｖ_ｉＩ_ｉ

_η＝Ｖ０Ｉ０

６

為了防止瞬態(tài) 電壓過高，

公司生產(chǎn) 的

由于流量儀表采用二線制

２４Ｖ

環(huán)

路供電，單片機(jī)

Ｍｏｔｏｒｏｌａ

Ｐ６ＫＥ３９Ａ

型抑制器的各項(xiàng)參數(shù)都符合要求，其閾值電壓

供電，信號(hào)調(diào)理電路中運(yùn)放

ＬＭ２５８

需要

５Ｖ

電源供

３．３Ｖ

為

，鉗位時(shí)間僅為

，其性能是齊納穩(wěn)壓管所不及

電。為了降低電路功耗，使用

ＴＩ

公司的電壓轉(zhuǎn)換芯片

３９Ｖ

１ｎｓ

的。只要環(huán)路電壓高于

３９Ｖ

就會(huì)被鉗位。

通過測試數(shù)據(jù)

，將

２４Ｖ

轉(zhuǎn)換為

，用芯片

ＴＰＳ７９７３３

將

５Ｖ

轉(zhuǎn)

ＬＭ３１０３

５Ｖ

換為

，***后用芯片

ＲＥＦ３０２０

將

３．３Ｖ

轉(zhuǎn)換為

２．０４８

（

）／（

＋Ｒ１０

）

（）

３．３Ｖ

Ｖｏｕｔ＝０．６×

Ｒ８＋Ｒ９＋Ｒ１０

Ｒ９

７

，作為

／

轉(zhuǎn)換芯片的參考電壓。

芯片輸出電

Ｖｏｕｔ

為

，

、

分別選為

１０ｋΩ

和

，根據(jù)式

Ｖ

ＤＡ

ＬＭ３１０３

５ＶＲ_８Ｒ_９

１．３ｋΩ

壓由外部電阻

Ｒ_８

、

和

Ｒ１２

決定。調(diào)整輸出電壓公式為：

（）計(jì)算出

Ｒ１０

約為

。

轉(zhuǎn)

５Ｖ

電路如圖

４

所示。

Ｒ_９

７

６９Ω ２４Ｖ

換為

，***后用芯片

ＲＥＦ３０２０

將

３．３Ｖ

轉(zhuǎn)換為

２．０４８

（

）／（

＋Ｒ１０

）

（）

３．３Ｖ

Ｖｏｕｔ＝０．６×

Ｒ８＋Ｒ９＋Ｒ１０

Ｒ９

７

，作為

／

轉(zhuǎn)換芯片的參考電壓。

芯片輸出電

Ｖｏｕｔ

為

，

、

分別選為

１０ｋΩ

和

，根據(jù)式

Ｖ

ＤＡ

ＬＭ３１０３

５ＶＲ_８Ｒ_９

１．３ｋΩ

壓由外部電阻

Ｒ_８

、

和

Ｒ１２

決定。調(diào)整輸出電壓公式為：

（）計(jì)算出

Ｒ１０

約為

。

轉(zhuǎn)

５Ｖ

電路如圖

４

所示。

Ｒ_９

７

６９Ω ２４Ｖ

圖４２４Ｖ轉(zhuǎn)５Ｖ電路

圖４２４Ｖ轉(zhuǎn) ５Ｖ電路

３．３

ＲＳ４８５通信模塊

據(jù)；按鍵中斷用來設(shè)置儀表各種參數(shù)。系統(tǒng)軟件框圖如５

抗干擾能力是考察儀表的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。為了減

所示。

少通信信號(hào)受外界干擾，通信模塊電路采用東芝公司的

Ｐ１８１光耦隔離器和７５ＬＢＣ１８４差分收發(fā) 器芯片。

７５ＬＢＣ１８４差分收發(fā)器帶有內(nèi)置瞬變?cè)肼暠Ｗo(hù)裝置，這

種設(shè)計(jì)特點(diǎn)明顯改善了減少數(shù)據(jù)異步傳輸電纜上的瞬

變?cè)肼暤目煽啃?，這種可靠性是市場上現(xiàn)有器件所不及

的。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以通過ＲＳ４８５通信模塊及時(shí)了解渦

輪流量計(jì)的流量參數(shù)。

４

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

圖

５

軟件框圖

系統(tǒng)軟件包含的主要功能模塊有：）初始化模塊：系

１

脈沖計(jì)數(shù)

統(tǒng)上電后，首先就要對(duì)單片機(jī)的狀態(tài)控制寄存器及各功能

４．１

設(shè)置定時(shí)器

（）來捕獲渦輪信號(hào)脈沖個(gè)數(shù)，設(shè)置

模塊的工作模式進(jìn)行設(shè)置，

使用之前也需要對(duì)其進(jìn)行

ＡＴＡ

ＬＣＤ

定時(shí)器

（）來計(jì)算瞬時(shí)流量、累計(jì)流量和頻率輸出。捕

復(fù)位和初始化顯示。）計(jì)算處理模塊：計(jì)算出傳感器信號(hào)

ＢＴＢ

２

獲／比較寄存器

被設(shè) 置為

，輔助時(shí) 鐘

的頻率，然后，根據(jù)所設(shè)定的儀表系數(shù)，計(jì)算出瞬時(shí)流量和

ＴＡＣＣＲＯ

３２７６７

和累計(jì)流量，再根據(jù)計(jì)算出來的瞬時(shí)流量，向外發(fā)送相應(yīng)

ＡＣＬＫ

頻率選用

，定時(shí)器

Ａ

工作在增計(jì)數(shù)模式。

３２７６８Ｈｚ

的脈沖量和標(biāo)準(zhǔn)的

的電流。）輸出模塊：系統(tǒng)

ＴＢ

設(shè)置捕獲／比較寄存器

ＴＢＣＣＲＯ

為

，選用系統(tǒng)時(shí)

４～２０ｍＡ

６５５３５

３

鐘

分頻后的頻率為

，定時(shí)器

工作在連續(xù)模式。

輸出模塊即遠(yuǎn)程信號(hào)發(fā)送操作模塊，分別是４～２０ｍＡ電

４

２

Ｂ

ＭＨｚ

流輸出操作和脈沖輸出操作。）人機(jī)接口模塊：模塊由鍵

ＴＡ

的上升沿來觸發(fā)捕獲脈沖信號(hào)，

根據(jù)相鄰兩次觸發(fā)

ＴＢ

４

信號(hào)的間隔時(shí)間來捕獲渦輪信號(hào)脈沖個(gè)數(shù)，再依據(jù) ＴＢ的

盤和

ＬＣＤ

組成，用于顯示和修改儀表測量結(jié)果。）中斷模

５

工作時(shí)鐘頻率計(jì)算出渦輪信號(hào)的頻率，流程圖如圖６

塊：

中斷負(fù)責(zé)頻率的測量；

中斷負(fù)責(zé)脈沖

ＴｉｍｅｒＡ

ＴｉｍｅｒＢ

計(jì)數(shù)、流量計(jì)算顯示和_{ＲＳ４８５}通信；掉電中斷用來保存數(shù)
低功耗兩線制渦輪流量計(jì)

圖

６

脈沖捕獲流程圖

當(dāng)

ｐｕｌｓｅＩＮ２≤ｐｕｌｓｅＩＮ１

時(shí)，頻率計(jì)算公式為：

３２７６８－ｐｕｌｓｅＩＮ１＋ｐｕｌｓｅＩＮ２

ｆｒｅｑ＝

（）

＿

８

Ｅｓｔｔｉｍｅ

當(dāng)ｐｕｌｓｅＩＮ２＞ｐｕｌｓｅＩＮ１時(shí)^，頻率計(jì)算公式為^：

ｆｒｅｑ＝

ｐｕｌｓｅＩＮ２－ｐｕｌｓｅＩＮ１

（）

＿

９

式中：

Ｅｓｔｔｉｍｅ

、

為計(jì) 數(shù) 脈沖浮點(diǎn) 型變量，

ｕｌｓｅＩＮ１

ｕｌｓｅＩＮ２

ｐ

為捕獲的渦輪脈沖數(shù)。

＿

為計(jì)算瞬時(shí)流量時(shí)間，

Ｅｓｔｔｉｍｅ

ｒｅ

ｆ

ｑ

４．２非線性補(bǔ)償設(shè)計(jì)

采用計(jì)算和查表相結(jié)合的插值法來處理渦輪傳感器

的非線性問題。插值法就是在傳感器輸出頻率

Ｆ

與儀表系

數(shù)Ｋ的特性曲線中，把輸出頻率Ｆ分成Ｎ個(gè)均勻的區(qū)間，

這樣每個(gè)區(qū)間的端點(diǎn)

都對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出，測定完這些數(shù)

Ｆ_ｉ

Ｋ_ｉ

據(jù)點(diǎn)（

，），其中，

，，… 。按偏差平方和***小原則

Ｆ_ｉ

Ｋ_ｉ

ｉ＝１２

ｎ

求出近似曲線

ｋ

（），并且采取二項(xiàng)方程為擬合曲線方

＝_φ

ｆ

法，然后把近似曲線方程表達(dá)式預(yù)先存入到微控制器中，

顯然當(dāng)曲線上任一點(diǎn)

Ｆ_ｘ

檢索到在（，

）之

間或端點(diǎn)

ＦｉＦｉ＋１

處，就可以根據(jù)函數(shù)表達(dá)式計(jì)算出與之對(duì)應(yīng)的儀表系數(shù)

，

的計(jì)算表達(dá)式為：

Ｋ_ｘＫ_ｘ

_Ｋｘ_＝_Ｋｉ_＋_ｋ（_Ｆ_ｘ _－_Ｆ_ｉ）_＝ _Ｋ_ｉ _＋^Ｋ^ｉ^＋１ ^－^Ｋ^ｉ（_Ｆ_ｘ _－_Ｆ_ｉ）

Ｆｉ＋１－Ｆｉ
（_１０）

式中：ｉ＝１，２，３，…，ｎ；Ｆ_ｘ為當(dāng)前頻率值，其值介于Ｆ_ｉ和

Ｆ_ｉ_＋１之間^。
實(shí)際使用線性插值時(shí)，線性化的誤差與檢測點(diǎn)的數(shù)量和位置相關(guān)。通過增加測量點(diǎn)數(shù)和選擇***佳位置來得到***好的的效果。

５

實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

５．１

模擬電流輸出實(shí)驗(yàn)

本系統(tǒng)對(duì)儀表設(shè)定儀表系數(shù)，量程流量，將信號(hào)發(fā)生

器輸出信號(hào)的幅值調(diào)節(jié)到表１中的響應(yīng)值，合上開關(guān)將信

號(hào)頻率依次調(diào)節(jié)到量程頻率的

１００％

、

、，記

７５％２５％０％

錄下各測試點(diǎn)的數(shù)字電流表的示值，由式（

）計(jì)算出電流

１１

相對(duì)誤差。

Ｉ示ｉ－Ｉ理ｉ

×１００％

（）

ｉ＝

Ｉ理ｉ

１１

式中：

ｉ

為第

試驗(yàn)點(diǎn)的電流輸出誤差；

理

為第

試驗(yàn)點(diǎn)

ｉ

Ｉ_ｉ

ｉ

的輸出電流理論值；

示

為第

試驗(yàn)點(diǎn)的輸出電流實(shí)際值。

Ｉ_ｉ

ｉ

表

１

輸出電流相對(duì)誤差

電流測量值／

信號(hào)幅值

Ｋ

系數(shù)

ｍＡ

量程頻率量程頻率量程頻率量程頻率

／

／ ·

－１

ｍＶ

ＰＬ

１００％

７５％

２５％

０％

１０

４０００

２０．０００

１５．９９２

７．９９３

３．９９６

２０

５００

１９．９９８

１５．９９２

７．９９５

３．９９６

３０

８０

１９．９９８

１５．９９０

７．９９５

３．９９５

電流／

２０

１６

８

４

ｍＡ

***大誤差

（）

－０．０１

－０．０６２－０．０８７－０．１２５

％

從表１可看出，本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的儀表輸出電流相對(duì)誤

差不超過０．２％，符合工業(yè)設(shè)計(jì)要求。

儀表系數(shù)修正實(shí)驗(yàn)

５．２

在檢定裝置上對(duì)口徑為

渦輪流量傳感器分別

，

２０ｍｍ

使用平均系數(shù)法和線性插值法進(jìn)行標(biāo)定，并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行

比較，結(jié)果見表

。量程范圍為（

^３／

^３／）渦輪

２

０．７ｍ

ｈ～７．０ｍ

ｈ

流量傳感器的平均儀表系數(shù)由（

）式計(jì)算得到。

１２

表

２

平均系數(shù)法和線性插值法的比較

測試標(biāo)準(zhǔn)儀表系數(shù)

線性插值法

平均系數(shù)法

點(diǎn)

／ ·

－１

儀表系數(shù) 偏差

儀表系數(shù)偏差

％

Ｐｍ

０．７

５１８．７１

５１８．８９

０．０３４

５１３．０９

１．０８

１．５

５１４．０２

５１４．２８

０．０５１

５１３．０９０．１８１

３．０

５１０．９４

５１０．９９

０．０１０

５１３．０９０．４２１

４．０

５０９．６３

５０９．３５

０．０５５

５１３．０９０．６７９

５．５

５０８．８３

５０８．５０

０．０６５

５１３．０９

０．８４

７

５０７．４７

５０７．７２

０．０４９

５１３．０９

１．１１

由表２可看出，平均系數(shù)法的***大非線性誤差為１．１１％，而插值修正法的***大誤差０．０６５％，偏差縮小了約１７倍。顯而易見，在同一測量精準(zhǔn)度水平下，采用插值修正法將會(huì)明顯擴(kuò)大渦輪傳感器的量程范圍。

６、結(jié) 論：
本文針對(duì)渦輪流量計(jì)實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，基于線性插值方法能有效提高渦輪傳感器的測量精度和擴(kuò)展測量的量程比。電路中芯片均采用低功耗器件，***大程度地降低了系統(tǒng)功耗；同時(shí)儀表配有ＲＳ４８５通信、ＬＣＤ和按鍵輸入，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)隨時(shí)可以查看儀表任意時(shí)刻的瞬時(shí)流量和累積流量等重要的參數(shù)，便于操作員能夠即時(shí)了解和統(tǒng)計(jì)流量計(jì)的信息。

Ｋｉｍａｘ＋Ｋｉｍｉｎ