變送器是基于負(fù)反饋原理工作的，通過變送器可對一些物理指標(biāo)進(jìn)行測量。為增進(jìn)大家對變送器的認(rèn)識，本文將對渦街流量變送器的工作原理，以及一款渦街流量變送器的設(shè)計予以介紹。如果你對變送器具有興趣，部分繼續(xù)往下閱讀哦。

一、渦街流量變送器的工作原理

渦街流量變送器，可以廣泛應(yīng)用于石油，化工，冶金，造紙，食品，印染以及環(huán)保工程的液體的流量測量。流量計如果安裝在室外，應(yīng)有遮擋物來防止日曬、雨淋和污染，安裝管段不得有強烈震動和強磁場干擾。渦街流量變送器主要應(yīng)用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量，測量的內(nèi)容較多，多見于進(jìn)行測量單相流滿管介質(zhì)，即氣體、蒸汽以及液體等。渦街流量變送器能夠跟DCS系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用，具備較好的先進(jìn)化特點，所以也屬于應(yīng)用效果較佳的流量儀表。

渦街流量變送器在表殼體底部放置一個磁鋼產(chǎn)生強磁場，磁力線穿過管道，當(dāng)介質(zhì)流過流量計強磁場時，切割磁力線感應(yīng)出脈動的電動勢，用電極檢出電信號，在一定的流速范圍內(nèi)其頻率正比于流量。

將電極輸入高頻振蕩信號，該信號受流量信號調(diào)制，經(jīng)調(diào)制后高頻信號進(jìn)入檢測器，單片機進(jìn)行運算與處理，準(zhǔn)確檢出流量信號，輸入顯示儀單片機進(jìn)行流量運算和功能與處理。

顯示儀單片機編有時間，日期程序，由大容量串行貯存器將每日的累計流量予以貯存，并記錄該日期，累計全部日流量成為總流量，最后由液晶屏顯示瞬時流量和總流量，或者可通過功能鍵操作，搜索，顯示某日的流量。

二、一款渦街流量變送器的設(shè)計

渦街流量變送器可用于氣體、液體和飽和蒸汽等流體的測量。渦街流量變送器具有量程比大、測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。渦街流量變送器在實際應(yīng)用過程中，由于管道機械振動等原因，輸出信號中會疊加各種噪聲，最終直接影響渦街流量變送器的測量精度。此外，當(dāng)管道內(nèi)流體為小雷諾數(shù)流量時，渦街流量變送器的測量性能也會變差。為了解決這些問題，需要開發(fā)和使用更為復(fù)雜的信號處理算法，但目前的低功耗渦街流量變送器系統(tǒng)的內(nèi)存不夠，無法將這些復(fù)雜的信號處理算法實時實現(xiàn)，若在其系統(tǒng)上直接外擴內(nèi)存，則無法做到低功耗。因此，利用大容量內(nèi)存單片機研制低功耗且能實現(xiàn)實時處理的渦街流量變送器系統(tǒng)是解決這一矛盾的關(guān)鍵所在。

(1)渦街流量變送器因為管道振動的干擾和小雷諾數(shù)流量的影響，測量性能下降，需要運行更為復(fù)雜信號處理算法。針對目前的渦街流量變送器系統(tǒng)的內(nèi)存容量不夠，無法低功耗、實時實現(xiàn)這類復(fù)雜算法的問題，研制了以66KB RAM大內(nèi)存單片機MSP430F6459為核心的渦街流量變送器低功耗實時處理系統(tǒng)。

(2)在進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計時，采用軟件模擬SPI通信的方式實現(xiàn)單片機通用I/O口作為SPI通信接口使用，解決了單片機通信接口資源不夠的問題，完成了渦街流量變送器難點電路——兩線制電流輸出與HART通信電路的設(shè)計。

(3)系統(tǒng)的軟件部分采用模塊化的方法設(shè)計，以主監(jiān)控程序調(diào)用各個子模塊程序的方法，實現(xiàn)各個子模塊程序協(xié)調(diào)快速的運行。

(4)設(shè)計了系統(tǒng)功耗、渦街頻率測量、系統(tǒng)反應(yīng)時間、電流輸出和HART通信測試的實驗方案，并進(jìn)行了測試，測試結(jié)果為:系統(tǒng)功耗為2.6930mA，滿足兩線制4～20mA電流傳輸要求，實現(xiàn)了系統(tǒng)低功耗; 研制的渦街流量變送器系統(tǒng)測量出的渦街頻率與Matlab計算出的渦街頻率的最大相對誤差為0.4022%，確定研制的渦街流量變送器系統(tǒng)可以準(zhǔn)確測量渦街頻率; 系統(tǒng)反應(yīng)時間小于300ms，滿足渦街流量變送器系統(tǒng)的實時性要求; 電流輸出電路的最大相對誤差為0.0025%，滿足電流輸出電路的精度要求;HART通信模塊能夠正確解調(diào)和調(diào)制FSK信號，可以正常進(jìn)行HART通信。

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