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现耐高压设计，故可适用于高压管路液体的测量，采用抗腐蚀材料制造，使得流量计耐腐蚀性能良好。
（6）可获得很高的频率信号（3-4KHz），信号分辨能力强。通过传输线路不会降低其精度，容易进行累积显示，易于送入计算机进行数据处理，无零点漂移，抗干扰能力强。
（7）机构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大。
（8）专业性传感器类型多。可根据用户特殊需要设计各种专用型传感器，例如低温型、双向型、井下型及混沙专用型等。
2.5涡轮流量计的线性特性
K?qv特性
2.5.1 涡轮流量计
理想的线性特性曲线是平行于qv， 轴的直线。但由于液体水力特性的影响和叶轮上所受的阻力矩作用的结果，实际的特性曲线具有高峰特性，高峰出现在传感器上限量程的(20—3O)％FS。产生高峰特性的原因是，当流量减少到某一数值时，作用于涡轮上的旋转力矩和粘滞力矩都相应减少，但因粘滞力矩减少显著，所以涡轮的转速反而会提高，特性曲线出现高峰。随着流量的进一步减少，作用在涡轮上的所有阻力矩的影响相对突出，涡轮转速降得快，特性曲线明显下降。只有流量增大到超过某一值时，作用在涡轮上的旋转力矩增大，在与阻力矩达到平衡时，特性曲线才趋于平直，如图2.3所示。
仪表系数 K/Lˉ1K理想K?qv特性Kn?v=10.50406080100qv体积流量/%图2.3 涡轮流量计
K?qv特性曲线图
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流量计检定规程运用的主要计算公式： (1)仪表K系数的计算公式：
Kij?Nij/Vij
(2)每个检定点的仪表平均系数：
K?1nKi??Kijnj?1
(3)仪表系数：
(Ki)max?(Ki)min2 EL?Ki?K0?100%K0(4)流量计的线性度：
(5)如为新制造的流量计线性度：2.5.2 涡轮流量计f?qv特性
EL?(Ki)max?(Ki)min?100%(Ki)max?(Ki)min
频率一流量特性是表示输出信号频率(f)与体积流量(qv)之间的关系。其f?qv 特性曲线如图2.4。理想的f?qv曲线应是通过坐标原点的一条直线。但从线性特性分析可知，在实际的流量测量过程中，仪表系数K随流量大小的变化而有所变化，故其输出脉冲数 与流量大小的变化偏离理想的f?qv曲线，如图4所示。通过图中特性线所示的流量计实际工作直线，流量和频率之间实际是一条带截距的工作直线(理想的工作直线是过原点)。通过图2.4可看到 ，只要f?qv 特性线是一条直线或者是一条可以量化的特性线，均可利用特性线得到准确的流量值。
f信号频率f?qv特性理想 ??qv=af+b ??体积流量qv
图2.4 涡轮流量计f?qv特性曲线图
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第三章 智能涡轮流量计的硬件电路设计
3.1 系统硬件的总体设计
3.1.1 硬件电路设计原则
本文在硬件设计时的步骤及遵循的原则：
首先要选择最主要的芯片或元器件，在流量显示仪中就是对信号处理和运算的核心——单片机芯片的选择。它决定着硬件整体方案的设计和其它芯片及元器件的选择。
分别设计各个外围硬件模块，选择典型电路，实现系统的模块化。设计外围硬件模块时，注意单片机资源的分配和应用，如单片机的管脚分配、单片机内部集成模块的应用等。充分和合理利用单片机资源不但可以减少外围电路设计的工作量，而且可以提高整机的可靠性。
设计硬件结构时，要结合软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案发生相互影响时，考虑的原则是：功能尽可能由软件实现，以简化硬件的结构。这样可以减少硬件的复杂性，所付出的代价是占用较长CPU运行时间。
在所实现功能相同的情况下，都选择低消耗芯片、元器件及设备。 可靠性及抗干扰设计是硬件系统设计所必须考虑的，它包括芯片、元器件选择、滤波、印刷电路板布线。 3.1.2 硬件系统结构
本课题设计的涡轮流量计由流量传感器、微处理器、LCD显示、HART模块、按键等组成。该系统以MSP430F149单片机为核心，配合外围器件，实现了信号采集，数据处理，现场显示，通讯，按键设置等功能。原理图如图3.1所示。
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用户设备（计算机或仪表等）LCD显示 128×64RS485接口HART模块MSPEEPROM流量传感器前置放大器电源430开关
图3.1 硬件系统结构图 3.1.3 单片机的选取
在低消耗电子系统设计中，首先要考虑的是单片机型号的选择。选择单片机除了要考虑的功能和开发环境外，在低消耗系统设计中，特别要关注的是单片机本身的功耗和它所能提供的节能措施。
考虑到流量计系统低消耗方面的要求，我们采用了TI公司的MSP430单片机芯片，它是专门为低功耗而设计的新型16位单片机。
MSP430系列单片机推出时间不是很长，但由于其卓越的性能，在短短几年的时间发展极为迅速，应用也日趋广泛，MSP430系列单片机针对各种不同的应用，包括一系列不同型号的器件，主要特点有[1、2]： 1.超低功耗
MSP430系列单片机的电源电压采用1.8-3.6低电压，RAM数据保持方式下仅耗电0.1?A，活动模式耗电250?A/MIPS（MIPS：每秒百万指令数），10输入输出口的漏电电流最大仅为50nA。
MSP430系列单片机有独特的时钟系统设计，包括两个不同的时钟系统：基本时钟系统和锁频环时钟系统或DCO数字振荡器时钟系统。有时钟系统产生CPU和各种模块所需要的时钟，并且这些时钟可以在指令的控制下打开或关闭，从而实现对总体功耗的控制。由于系统运行时使用的功能模块不同，即采用不同的功能模块，芯片的功耗有明显的差异。在系统中共有一个活动模块AM和5种低功耗模块LPM0-LPM4.另外，MSP430系列单片机采用矢量中断，支持十多个中断源，
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