基于DSP的两相流计量仪表研究

    在石油行业中， 传统的对由气相和液相构成的两相流计量方式是将其集中到计量站!控制其分时通过计量分离器，对分离后的气相和液相分别进行单相计量!生产过程复杂!造价高 并且是断续计量。而且当成分发生变化以后，以前设计的计量分离器装置计量的精度明显下降， 要达到较高的精度必须重新设计计量分离器，显然这样会提高成本" 要解决这个问题我们就必须采用多相计量技术，实现连续、不需要分离的计量。由于本系统主要是针对以气相为主，液相(体积含率)小于10%的两相流进行计 量。在投入工作前期!数据采集和数据处理都由PC 进行 ,这种设计不适合沙漠戈壁#偏远地区的使用!故研发一种体积小、耗小的仪表来替代PC 完成相应的任务就十分必要。

    1 系统工作原理

    总体方案采用差压式流量检测技术进行测量,传统的差压式流量计采用的是单节流元件测量单相流体，直接用现有的差压式流量计是无法测量两相流体的，因为液相 和气相会相互影响。通过考查国内外研制的多相流流量计，决定采用双节流件来测量流量，即通过两个差压信号之间的关联关系来测量气、液相流量。两相流计量仪 表工作原理如图。 所示P1、P2 分别为流体流过一次仪表上、下游节流件孔板处测得的差压P、T分别为流体的压力和温度，这四路模拟量都是由相应的变送器送来的标准信号，经过A/D 芯片 转化为数字信号,然后利用该仪表计算出流体的各相流量,计算出来的结果实时显示出来,以便于工作人员及时了解当时的情况根据实际需要利用键盘设定各种参 数,并通过液晶显示系统的工作过程。

    为了将采集到的大量现场数据和计算出来的结果进行保存便于日后的数据分析和进一步处理， 系统中采用目前比较方便使用的USB接口进行数据存储. 在写数据前!首先将获得这段数据的开始时间和终止时间写在数据的前面。

    2  系统硬件设计

    该系统以TMS320VC5402 DSP为核心，模拟信号输入经过AD 转换器ADS8341,内容显示采用液晶显示器,LCD 的驱动由SN74LVC4245 来完成, 整个系统硬件电路包括DSP 最小硬件电路设计、数据采集电路、键盘和显示电路、USB接口电路等.

    2.1 VC5402 DSP概述

    丁MS320VC5402是一种的低功耗16位定点数字信号处理器，它在结构上采用了先进的改进型哈佛总线结构，将程序存储器和数据存储器的总线分开寻址 (共有一条程序总线、二条数据总线和四条地址总线)、该款DSP具有16K字的双寻址在片RAM和4K字的在片ROM，使很多算法程序可以在片上实现、该 DSP在硬件结构上具有16位算术逻辑单兀(ALU)和17x17位的并行乘法器，结合它的专用指令系统可以实现局效的数字信号处理运算、此外，该款 DSP还具有很多片上外设，包括定时器、同步串}}和直接存储器访问控制器等，使得它在拥有很强的数字信弓处理能力的同时，还具有相当快速的接II控制能 力，从而可以简化硬件设计的外囚电路，降低硬件成木、它的最局工作频率可以达到100MHz的速度，是一款性能价格比相当局的DSP处理芯片。