基于PIC32的数字涡街流量计设计方案

1.涡街流量计概述

当流体中安放一个非流线型旋涡发生体时，流体将会在发生体两侧交替分离，并释放出两串规则的交错排列的旋涡。在一定范围内，旋涡分离频率与流量成正比。根据这种原理实现流量测量的流量计叫做涡街流量计。涡街流量计具有压力损失小,量程宽,精度高，构造简单牢固，维护方便，安装费用低，使用寿命长，适用范围广等优点，因此被广泛应用于工业管道介质流体的流量测量。

2.涡街流量计的研究现状

尽管涡街流量计具有众多优点，并在工业生产中得到广泛的应用。但现有的涡街流量计仍存在一些问题，影响到它的进一步推广应用。例如，涡街流量计下限量程高，抗机械振动干扰能力差，在线参数修改不便。因此，解决涡街流量计小流量测量，抗干扰等问题，对于改善现有涡街流量计的测量精度与可靠性具有重大意义。同时，优化涡街流量计的操作界面能极大方便用户的使用。

3.涡街流量计研究的意义

正如上文所述，涡街流量计具有诸多优点，同时也有许多亟待解决的问题。我们的研究将针对解决小流量测量，抗干扰以及优化操作界面这三个问题展开。通过引入温度、压力补偿，数字信号处理，以及USB数据传输等方法，解决长期阻碍涡街流量计发展应用的瓶颈问题，进一步提高涡街流量计的可靠性，精确性与实用性，推动涡街流量计在工业中的应用。

2.1 创新性

⑴当前的涡街流量计没有考虑温度、压力等环境因素对流量测量的影响，测量精度无法提高。我们的研究将增加温度、压力补偿功能，使测量过程不受环境因素影响，结果更加准确可靠；

⑵由于当前的涡街流量计采用计数方式计算流速，因此，当流速较低时，计数脉冲信号减弱，造成小流量测量结果不准。我们的研究将使用软硬件合成滤波的方法，提取并放大微弱的低流速信号，实现低流速的准确测量；

⑶当前的涡街流量计使用查表和线性拟合的方式计算流量，由于拟合误差的存在，测量结果误差较大。我们的研究将利用解析计算公式，并加入温度压力补偿，实现流量的精确计算；

⑷当前的涡街流量计难以消除管道内部的振动噪音，从而造成较大的测量误差。我们的研究将应用数字傅里叶算法，消除涡街信号中的噪音成分，提高涡街流量计的抗干扰能力；

⑸通过增加USB数据传输功能，实现流量数据的在线下载与测量参数的在线修改，使得流量计的使用更加方便灵活。

2.2 可实现性

⑴PIC32系列单片机的高速计算性能使得复杂数字信号处理和计算成为可能；

⑵PIC32系列单片机的丰富外设简化了涡街流量计外部电路的设计，使得流量计体积更小，成本更低，可靠性更高；

⑶PIC32系列单片机的OTG模块减少了USB数据传输协议的解析量，缩短了USB数据传输的开发周期。