基于单片机的智能涡轮流量计显示仪的设计

　　在现代生活中，汽车已经成为人们必不可缺的一种交通工具，汽车生产、使用成本相当大部分来源于每日消耗的汽车燃油。汽车燃油的消耗已引起了相关管理部门的重视，但因汽车燃油没有较准确的计量装置而无法落实管理。因此，采取安装燃油计量装置的方案实现对汽车的实时监测，便于考核汽车的经济指标和杜绝浪费燃油的现象。同时，节约燃油不仅有直接的经济效益，对减少汽车尾气污染、保护环境也起到积极的作用。

　　1 涡轮流量计的原理与组成结构

　　1. 1 涡轮流量计的基本原理

　　涡轮流量计是一种速度式流量计，其由涡轮流量传感器和流量显示仪表组成。当流量计工作时，被测流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，涡轮的转速随流量的变化而变化，即流量大，涡轮的转速也大，再经磁电转换装置把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲，经前置放大器放大后，送入流量显示仪表进行计数和显示，根据单位时间内的脉冲数和累计脉冲数即可求出瞬时流量和累积流量。

式中: Q 为流经传感器的流量 ( m3/ s) ;f 为电脉冲频率 ( Hz) ;

　　k 为仪表系数 ( 1 / m3) 。

　　涡轮传感器的工作原理是当流体沿着管道的轴线方向流动并冲击涡轮叶片时，便有管道内流体的力作用在叶片上，推动涡轮旋转。在涡轮旋转的同时，叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力线，改变线圈的磁通量。根据电磁感应原理，在线圈内将感应出脉动的电势信号，此脉动信号的频率与被测流体的流量成正比，k 是涡轮传感器的重要特性参数，其代表每立方米流量有几个脉冲，或者每升流量有几个脉冲。不同的仪表有不同的 k，并随仪表长期使用的磨损情况而变化。尽管涡轮流量计的设计尺寸相同，但实际加工出来的涡轮几何参数却不会完全一样，因而每台涡轮传感器的仪表常数 k 也不完全一样，其通常是制造厂在常温下用洁净的水标定出来的。涡轮传感器输出的脉冲信号，经前置放大器放大后，送入显示仪表，就可以实现流量的测量。

　　1. 2 涡轮流量计的组成结构

　　涡轮流量计工作的大致流程如图1 所示，其由负责流量检测部分的流量传感器和采集数据及显示数据的流量显示仪表两部分组成。

　　1. 2. 1 涡轮流量传感器的结构

　　涡轮流量传感器主要由壳体1、导向体 2、叶轮3、轴和轴承 5、信号检出器及压紧圈 6 组成，同时还应配有与之相配合的前连接管 7 和后连接管 8。具体各个部件的配合如图2 所示。

　　( 1) 壳体。壳体是传感器的主体部分，其起到承受被测液体的压力、固定安装检测部件、连接管道的作用，壳体采用不导磁不锈钢或硬质合金制造。对于大口径传感器，亦可用碳钢与不锈钢组合的镶嵌结构，壳体外壁装信号检出器。