涡轮流量计具有测量精度高、低功耗、压损小等特点,常用于工业控制、油气贸易计量等领域。传统的模拟式涡轮流量计因其变送器结构简单、实时性好而被广泛采用。但模拟式流量计易受噪声干扰,导致测量准确度下降。为此,本文研制了数字式涡轮流量计的变送器,实现在噪声环境中对流体流量的准确测量。基于实验室的水流量标定装置,采集涡轮流量传感器信号。采用概率密度估计方法分析传感器信号特征量,结果显示:小流量下传感器信号幅值符合高斯分布,大流量下传感器信号幅值符合混合高斯分布。各流量下的传感器信号频率均符合高斯分布。这为研究合适的信号处理方法和传感器仪表系数计算方法奠定了基础。提出一种时频域结合的涡轮流量信号处理方法。当涡轮流量传感器口径小、被测流量大时,流量信号频率高。为保证测量精度,需要增加参与FFT运算的信号点数,但是这将增加运算时间、降低实时性。为了使涡轮流量变送器兼具较好的抗干扰性能和实时性,首先,在频域通过低通滤波器滤除部分噪声,然后频谱分析估计信号频率、确定带通滤波器参数,对信号带通滤波。接着,在时域使用线性插值法得到信号过零点,再基于过零检测法计算信号半周期点数和频率。本方法具有运算量小、响应速度快、测量准确度高的优点。提出一种基于阈值遍历的仪表系数计算方法。标定流量计仪表系数时,基于示值误差计算方法的标定结果优于最小二乘法。当被检表存在部分流量点误差较大,基于示值误差计算方法的标定结果也无法满足精度要求。此时,本文提出的基于阈值遍历的仪表系数计算方法,通过最小化流量点最大示值误差绝对值的方式计算仪表系数,找到满足标定精度的仪表系数。采用基于阈值遍历的仪表系数计算方法对DN15和DN40涡轮流量计标定数据进行处理,均满足0.5级精度。相同测量条件下,基于示值误差的仪表系数计算方法标定DN40传感器时不满足0.5级。可见,采用所提出基于阈值遍历的仪表系数计算方法,能够提高被测仪表的测量准确度。研制基于TMS320F28335DSP的数字式涡轮流量计变送器,实时实现了本文提出的时频域结合信号处理方法。将研制的变送器匹配合作企业DN15涡轮流量传感器,在实验室的水流量标定装置中进行标定。实验结果表明,在流量范围0.6m~3/h～6.0m~3/h内,所研制数字涡轮流量变送器满足0.5级精度,变流量响应时间小于1s。