基于TDC-GP2的超声波气体流量计的研制

针对传统型超声波气体流量计精度不高的弱点,提出一种基于TDC-GP2时间芯片测量的系统设计,采用时差法测量原理,选用大口径晶片(直径15 mm)的超声波换能器,采用单一正电源供电的设计思路,基于中点电压法设计同相放大电路获取初级超声波信号,基于反相放大器的自动增益控制(AGC)电路实现信号幅度的恒定,设计了二阶带通滤波器电路用于放大电路产生噪声的滤除,设计了阈值可变的比较电路从而准确产生了用于计时的方波,并控制时间芯片TDC-GP2实现了时间差的精确测量。对整个硬件系统进行了测试,结果显示超声波气体流量计的精度达到1级。     

基于自适应滤波算法的超声波气体流量计

针对超声波气体流量计在使用过程中普遍存在的测量精度不高、稳定性差等问题，提出并实现了基于时差法和新型自适应滤波算法的超声波气体流量计。该流量计硬件部分由STM32F103主控芯片、高精度计时芯片TDC-GP22等组成，保证了系统的计量精度；软件部分采用了一种改进型卡尔曼滤波算法，在保证滤波效果的同时有效提高响应速率，并且将其与算术平均滤波相结合，根据流体渡越时间差的变化率提出了新型自适应数据滤波算法。通过实验对比发现，该新型滤波算法有效降低了系统的测量误差，在0.25～40 m³/h流量范围内，系统的最大测量误差为1.08%,满足1.5级精度标准，同时使得系统零漂减小为原来的一半，大大提高了系统的稳定性，满足了实际工程应用的需要。     

超低功耗、高精度矿用超声波气体流量计系统研究

针对传统超声波流量计测量精度低、功耗偏高等问题,对流量测量原理、低压驱动换能器、信号接收发送、系统功耗等方面进行了研究,提出了基于时差法的测量电路、前端激励信号驱动放大电路以及后端信号处理电路的具体实现方案,同时归纳了流量测量精度和系统功耗的影响因素,提出了相应针对措施,设计了一种以超低功耗单片机EFM32和高精度时间测量芯片TDC-GP22为核心元件的新型超声波流量计,利用流量标定装置对该新型超声波流量计进行了标定实验。研究结果表明,该新型超声波流量计能实时采集气体流量、浓度、气压和温度等参数,且测量精度较高、功耗极低,有一定的实际推广应用价值。     

时差法在超声波气体流量计中的应用研究

为了提高小管径煤矿瓦斯抽采管道的气体流量测量精度,基于时差法测量原理设计了超声波气体流量计,采用一对40 kHz的收发一体式超声波换能器作为发射和接收元件.以74HC00与非门设计的推挽式超声波驱动电路实现了低压驱动超声波换能器,并用集成红外遥控接收芯片CX20106A和单稳态触发器4013构成了信号调理电路,实现了对固定波形的稳定检测.利用高精度的时间数字转换芯片TDC-GP21作为计时芯片,实现了极低风速的测量.实验测试表明:设计的硬件电路具有良好的性能,测量风速分辨力可以达到0.1 m/s,提高了气体流量的测量精度.     

基于TMS320F28335的超声多普勒流量计

针对当前超声波多普勒流量计电路设计复杂的现状,以TMS320F28335作为核心控制芯片,采用连续波超声多普勒测量方法,设计管道流量测量系统。给出详细的系统设计框图,对利用软件实现差频信号的解调的可行性进行了分析,给出软件设计流程图。结果表明;该设计能简化系统硬件设计,同时具有较高的动态响应能力和测量精度。     

超声波气体流量计的管道模型仿真和误差分析

为满足不断发展的超声波气体流量计测量精度的需要,改进传感器的设计精度和有效降低安装测试及样机调试成本,针对制约超声波气体流量计测量精度主要误差源之一的管道流场分析问题,结合计算机建模数值仿真技术及实验技术对其流场设计参数以及弯管安装条件等对超声波测量误差产生原因进行定量分析.理论研究和仿真实验结果表明,可以量化分析气体超声波流量计流场误差产生的原因、范围,并通过限定流场修止系数更有效地降低其测量误差,这项研究对该超声波气体流量计的优化设计和工程应用具有一定的指导意义.     

一种基于OneNET物联网平台的水位监测系统

针对福建沿海与山区众多地区降雨频发形成雨灾、严重时易形成泥石流灾害,从而给人民的生活和财产带来严重损失的状况,以及目前在监测方面存在的实时性、连续性及精度不高等问题,提出了一种基于ESP8266模块和HHT20J液位变送器的水位监测系统。以Keil C和Visual Studio为开发工具,编写STM32运行程序和Windows监测软件,将ESP8266模块与OneNET物联网平台上的API接口连接,实现对江河水位的实时采集和监测。经过无线传输获得的测量参数与现场测量参数实际测量值相吻合,表明该通信系统可行、稳定可靠;系统具有功耗低、组网灵活、可扩展性强等特点。     

基于MSP430超声波液位测量仪的设计及无线收发

介绍了利用MSP430F149作为主控芯片的超声波测距的基本原理,开发了具有无线收发功能的超声波测距仪表,适合复杂环境安装应用。给出了设计方法和系统框图。该系统包含脉冲发射电路、接收电路、温度补偿电路和相应的控制电路。采用nRF905无线收发芯片,实现数据的实时开路传输。实验结果表明该仪表提高了超声波测距的测量精度、可靠性高,可满足工业现场使用要求。     

气体超声波流量计的应用与研究

本文主要对气体超声波流量计测量的检测原理,以及影响计量精度的分析,提出气体超声波流量计准确计量的修正方法。     

基于LabVIEW的数字式层流流量计开发研究

脉动气体、微小流量气体的精确测量一直是困扰着诸多行业,为此,将先进的自动化测试技术与层流流量计相结合,设计了数字式层流流量计测量系统。该系统基于LabVIEW开发程序进行实时的测量信号处理,并实现人机交互的可视化界面;解决了一次仪表的使用不便、实时性不高、测量系统复杂等问题;此数字式层流流量计具有结构紧凑、使用方便、精度可靠等特点,适用于内燃机进气流量以及医院等科研机构对微小气体流量的测量。在375AY柴油机台架上进行了实测,与一次仪表相比误差一般小于1%。     

基于ARM单片机的无线涡轮流量计的设计

传统涡轮流量计需要铺设电源线和信号传输电缆,使用起来极不方便。而现有的无线通信方式繁多,特点不一,为了实现计量点分散情况下流量计的远程实时报警、监测流量等功能,对主要无线通信方式进行了简要分析。给出了以ARM单片机为核心处理器,集成无线通信模块的流量计设计方案,并对涡轮流量计的软硬件进行了具体设计。该方案能够实现流量测量、数据存储、流量显示、远程实时报警、远程监控等功能。     

超声波传输时间精密测量方法及应用研究

根据超声波回波信号是一个变幅周期性信号这一特点,提出一种用数字细分来精密测量超声波传输时间的方法,阐明了超声波换能器驱动电路原理及利用FPGA电路和高分辨率A/D电路通过高频采样来实现这一方法的原理,并采用该方法和电路设计了超声波流量计。指出超声波传输时间测量的分辨率取决于超声波信号的频率和A/D电路的分辨率,为保证测量精度,应尽可能采用较高的采样频率。超声波传输时间的测量综合了全部回波信号采样数据,有很好的可靠性和很强的抗干扰能力。     

超声波气体流量计检测精度影响因素分析

在天然气的管道运输过程中,提高气体流量测量的精度是提高运输效率、避免安全事故发生的关键技术。利用流体力学仿真（CFD）方法建立组合双弯管及变径管道模型,定量计算修正系数,对双声道超声波流量计结构和安装位置对于管道内气体速度场的影响进行研究。通过仿真得出超声波流量计的最优声道位置,并结合实验验证了仿真结果的可信性。模拟结果表明,双弯管和变径管与超声波流量计的安装位置至少为10D才能保证流体充分流动;通过修正系数随雷诺数的变化情况得出双声道超声波流量计的最优声道位置为距管道截面中心0.25D处。研究结论对于不同性质气体的流量检测同样适用,为工业中气体运输检测精度的提高以及超声波流量计的优化提供了依据。     

Particle image velocimetry flowmeter for natural gas applications

Ultrasonic flowmeters are currently used in the measurement of large natural gas flow. However, their high sensitivity to noise signals can cause measurement errors and direct economic losses. Particle image velocimetry (PIV) measurement technology has several advantages, including convenient installation and maintenance, and strong anti-interference ability, thereby presenting an innovative idea for its application in the field of flow measurement. In this paper, a cyclic integration method is proposed for the application of PIV technology in flow measurement of natural gas. The results show that PIV flowmeter and ultrasonic flowmeter are basically consistent, and the maximum deviation is about 2%. confirming the feasibility of the PIV flowmeter. Therefore, this study provides a theoretical and technical reference for the development of a PIV flowmeter for natural gas.     

高精度低功耗液晶显示湿度变送器

针对工业现场的恶劣环境,湿度变送器的设计需考虑温度实时补偿以减小误差提高精度。采用低功耗芯片对采集信号进行运算与处理,信号处理后送两路完成数据实时显示与信号远传功能。程序采用模块化设计便于调试与修改,最后将成品置于常温环境下加湿进行测量,验证了其高可靠性、稳定性与精确度。     

超声波流量计高分辨率A/D转换电路设计与实现

针对高精度时差法超声波流量计的时间差信号采集问题,采用一款双通道12位低功耗单片CMOS模拟数字转换器ADC12DL040芯片设计并实现了超声波流量计ns级时间差的高分辨率数据采集,给出了A/D芯片外围引脚电路设计,软件流程图和关键代码,实现了400 kHz输入频率,8 MHz采样频率的超声波时间差高分辨率实时采样.     

温压补偿型超声气体质量流量计

对超声时差法进行算法改进后，结合气体密度公式推导出超声质量流量方程，据此设计出温压补偿型超声气体质量流量计，给出了流量计核心系统及温压补偿部分的硬件设计。将只用于流体体积流量测量的超声流量计推广到气体质量流量测量领域，使超声流量计趋向理想化。经实验证明此流量计在测量常压空气时精度可达1．42％。     

PAMS-Ⅰ型便携自动气象站的无线传输改造

文章阐述了PAMS-Ⅰ型便携自动气象站的无线传输改造过程。介绍了设备系统改造原理、主芯片ESP8266和TTL-RS-232串口转换模块。根据原理,介绍了设备改装及连接电脑接收数据的详细步骤和方法。在重大恶劣天气下进行保障工作时,提高了气象保障人员的安全。     

基于TDLAS的烟气中CO浓度混合取样式在线监测

燃煤锅炉烟气中不完全燃烧产物CO是燃烧效率监测的重要依据,其存在浓度高、波动剧烈、分布不均匀等特点,采用TDLAS技术中波长调制光谱结合稀释法对烟气中CO浓度进行了混合取样式在线监测。首先基于谐波理论推导出4次谐波与1次谐波免标法测量公式,其次对CO激光器频率调制和光强调制的相位差及电流调谐系数进行了标定,并采用标准气体结合直接吸收法对赫里奥特池光程进行了测量,然后在此基础上对浓度与谐波比值曲线进行了数值计算和实验验证。最后将该装置应用于燃煤电厂,将省煤器出口烟道分为6个区域,各区域安装一个稀释取样探头,在稀释取样过程由于降低了烟气露点无需做除水处理,6路经过稀释后的烟气混合后进入赫里奥特池后实现免标定高精度测量。该监测装置实现了连续稳定运行,运行中使用Testo350便携式分析仪与现场测量数据进行了对比,二者测量结果一致,误差小于1×10~(-6)。     

CAN总线型智能涡轮流量计

针对涡轮流量计的工作要求和CAN现场总线的应用状况,介绍了以STC89C52RD单片机为核心,采用涡轮流量计、压力和温度传感器及CAN总线控制器等构成的CAN总线型智能涡轮流量计的软硬件设计。这种CAN总线型智能涡轮流量计能通过温压补偿实现对气体流量的准确测量与现场显示,可方便地与CAN总线网络进行挂接,实现基于CAN总线的远程监测。