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江蘇進源儀表廠
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數字渦街流量計設計方案

時間:2017/6/27閱讀:698
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研究背景與意義

1.渦街流量計概述

  當流體中安放一個非流線型旋渦發生體時,流體將會在發生體兩側交替分離,并釋放出兩串規則的交錯排列的旋渦。在一定范圍內,旋渦分離頻率與流量成正比。根據這種原理實現流量測量的流量計叫做渦街流量計。渦街流量計具有壓力損失小,量程寬,精度高,構造簡單牢固,維護方便,安裝費用低,使用壽命長,適用范圍廣等優點,因此被廣泛應用于工業管道介質流體的流量測量。

2.渦街流量計的研究現狀

  盡管渦街流量計具有眾多優點,并在工業生產中得到廣泛的應用。但現有的渦街流量計仍存在一些問題,影響到它的進一步推廣應用。例如,渦街流量計下*程高,抗機械振動*力差,在線參數修改不便。因此,解決渦街流量計小流量測量,抗干擾等問題,對于改善現有渦街流量計的測量精度與可靠性具有重大意義。同時,優化渦街流量計的操作界面能極大方便用戶的使用。

3.渦街流量計研究的意義

  正如上文所述,渦街流量計具有諸多優點,同時也有許多亟待解決的問題。我們的研究將針對解決小流量測量,抗干擾以及優化操作界面這三個問題展開。通過引入溫度、壓力補償,數字信號處理,以及usb數據傳輸等方法,解決長期阻礙渦街流量計發展應用的瓶頸問題,進一步提高渦街流量計的可靠性,性與實用性,推動渦街流量計在工業中的應用。

課題研究的特色

2.1 創新性

⑴當前的渦街流量計沒有考慮溫度、壓力等環境因素對流量測量的影響,測量精度無法提高。我們的研究將增加溫度、壓力補償功能,使測量過程不受環境因素影響,結果更加準確可靠;

⑵由于當前的渦街流量計采用計數方式計算流速,因此,當流速較低時,計數脈沖信號減弱,造成小流量測量結果不準。我們的研究將使用軟硬件合成濾波的方法,提取并放大微弱的低流速信號,實現低流速的準確測量;

⑶當前的渦街流量計使用查表和線性擬合的方式計算流量,由于擬合誤差的存在,測量結果誤差較大。我們的研究將利用解析計算公式,并加入溫度壓力補償,實現流量的計算;

⑷當前的渦街流量計難以消除管道內部的振動噪音,從而造成較大的測量誤差。我們的研究將應用數字傅里葉算法,消除渦街信號中的噪音成分,提高渦街流量計的抗*力;

⑸通過增加usb數據傳輸功能,實現流量數據的在線下載與測量參數的在線修改,使得流量計的使用更加方便靈活。

2.2 可實現性

⑴pic32系列單片機的高速計算性能使得復雜數字信號處理和計算成為可能;

⑵pic32系列單片機的豐富外設簡化了渦街流量計外部電路的設計,使得流量計體積更小,成本更低,可靠性更高;

⑶pic32系列單片機的otg模塊減少了usb數據傳輸協議的解析量,縮短了usb數據傳輸的開發周期。

方案設計

3.1 硬件設計

  整套系統由主機與從機兩部分組成。主機為現場儀表,具備流量測量、顯示以及數據記錄等功能。從機為手持管理儀表,使用者通過usb連接線,實現對現場儀表的管理。管理內容包括測量數據的下載和測量參數的修改。

3.2 軟件設計

  軟件程序由三部分組成。*部分為啟動初始化程序,它完成渦街流量表的初始狀態設定。第二部分為測量主程序,它實現流量信號的采集,處理,計算與顯示。第三部分為usb數據傳輸中斷程序,它由按鍵觸發,實現主機與從機間的數據交換。

3.3 單片機選型

  根據設計需求,所選單片機應具有以下基本配置:

⑴80mhz主頻;

⑵32位總線設計;

⑶32kb ram空間;

⑷128kb flash 存儲空間

⑸2路中斷信號通道

⑹4路a/d轉換通道;

⑺4路i/o轉換接口;

⑻usb otg硬件解析模塊;

⑼1路d/a轉換通道。

  因此,我們選擇pic32mx440f128h及以上版本的單片機作為渦街流量計的處理芯片。

  江蘇進源儀表有限公司作為江蘇品牌流量計生產廠家,主營產品:污水流量計,電磁流量計,蒸汽流量計,汽油流量計,渦輪流量計,超聲波流量計,平衡流量計,蒸汽流量計等,為廣大消費者提供誠心誠信的服務。歡迎廣大新老客戶咨詢與采購,我們攜誠為您服務!

  我廠坐落在三湖環繞、日出斗金,由*總理親自命名的美麗荷鄉小城:金湖,若您需要來我廠考察觀摩,也歡迎您領略我們小城的三河風光、十里河蕩、晨鼓鐘鳴,享受我們小城的鄉情漁趣、湖鮮美食、森浴芬芳!

 

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