基于双MCU的超声波小管径流量测量系统

介绍了一种基于双单片机的改进型时差法超声波小管径流量测量系统的研制；该系统针对时差法超声波流量计在小管径应用上时差难以测量的不足，采用改进型时差法，实现了对微小时差的测量，并通过温度补偿和流体力学修正有效地提高了系统的测量精度；在降低电路设计的同时，采用主从单片机协同工作的方式，大大增强了系统的可靠性和抗干扰性；与传统时差法超声波流量计相比，该系统稳定性好，测量精度较高，具有良好的实用价值和推广价值。     

时差法超声波流量计的高精度测量技术

应用时差测量原理设计的超声波流量计,计时精度直接影响着流量计的测量精度和测量范围。为此提出了一些提高时差法测量精度的方法和措施。应用表明,采用这些方法不但能提高测量精度而且能扩大测量口径范围。     

超声波流量计测量精度补偿方法研究

为提高超声波流量计的测量精度,通过对不同信号处理方法的探讨,用基于时差法超声波流量计关键技术之一的回波信号处理方法,在双阈值法基础上提出了跟踪回波幅值的增益控制法,以确定回波中特征波的位置、修正超声波传播时间的偏差。相比于传统超声波回波信号处理方法,该方法具有算法简单、实时性强、参考目标明确等特点。描述了时差法流量计的测量原理以及影响因素。分析了超声波的幅值特性。介绍了跟踪回波幅值的增益控制法的电路基本组成和软件流程。解决了复杂工况条件下测量稳定性差的问题。通过流量标定试验和数据比较,证明所提方法的测量结果优于采用双阈值法的测量结果,并且流量计测量精度和稳定性得到提高。     

超声波流量计在能源数据采集上的应用

济钢在能源中心(EMCC)中采用了超声波流量计作为水计量仪表,对全厂的水资源进行测量采集,实现水的有效利用和实时监控、平衡,减少能源浪费.该流量计采用超声波时差法测量介质流量,具有精度高、可靠性高、智能化等特点,另外,价格低及不停产在线安装是其最大的优势.详细介绍了EMCC系统中流量计的选用原则、超声波流量计的工作特点、安装调试中遇到的问题和解决方法、超声波流量计与能源中心监控平台的数据通信等情况.     

CPLD技术在时差法超声波流量计中的应用

研究了多通道时差法超声波流量计的测量原理,介绍了流量计系统的硬件组成和实现方法,概述了软件功能和软件流程设计。采用CPLD AVR单片机实现高精度计时、复杂逻辑控制以及采样控制和多机通讯,以提高流量计测量系统的精度和稳定性。     

CPLD技术在时差法超声波流量计中的应用

研究了多通道时差法超声波流量计的测量原理,介绍了流量计系统的硬件组成和实现方法,概述了软件功能和软件流程设计.采用CPLD+AVR单片机实现高精度计时、复杂逻辑控制以及采样控制和多机通讯,以提高流量计测量系统的精度和稳定性.     

基于时差法和TDC-GP2的超声波流量测量方法

时差法超声波流量计是通过测量超声波在流体中的顺逆流传播时间差值而计算出流量值的,故传播时间差值的高精度测量是流量测量系统的关键。为了提高时间测量的精度,文中选用了TDC-GP2高精度时间测量芯片。该文详细介绍了基于TDC-GP2芯片的时差法超声波流量测量原理以及相应硬件测量电路的具体实现方法。经实验验证,用本方法测量流量其测量精度和分辨率均较高,有望推广应用。     

多声路超声波流量计在引水明渠中的流量测量分析

介绍了多声路超声波流量计在明渠中的流量测量原理,并通过多声路时差式超声波流量计在引水明渠上的实例应用对影响流量测量的误差源进行了具体的分析。     

超声波流量计国内外发展概况

超声波流量计不仅用于工业测量,而且遍及医疗、海洋观测、河川测量等领域,是近几年来发展极为迅速的流量仪表之一。本文简要介绍了种类及其性能,对锁时技术的应用、多普勒超声流量计的普及、箝夹式时差法超声流量计的应用和微型计算机的应用等作了概述。     

基于微处理器的数字超声波流量计

研究设计了一种以微计算机处理器为核心，根据时差法原理来测量流量的数字超声波流量计，该数字超声波流量计具有测量精度高、测量范围大、工作稳定可靠的特点。具体的实现过程是利用信号相关的数字处理方法计算出超声波在流体中的上行信号和下行信号的时间差，从而可换算出所测量的流量值。实验结果显示，这种数字超声波流量计能达到很高的精度。随着数字处理技术和处理器件的发展，数字超声波流量计将具有越来越大的优势。     

应用TDC-GP21的户用超声波热量表设计

为解决户用超声波热量表对热量的高精度计量,在对户用超声波热量表流量测量方案及工作原理分析基础上,提出应用时间数字转换器TDC-GP21实现时间和温度的高精度、低功耗测量方案,并且完成了以MSP430低功耗单片机为核心的系统硬件、软件设计,实现了高精度、低功耗、低成本的户用超声波热量表设计。该方案所体现的设计思路不仅适用于户用超声波热量表,对其它大口径、大流量超声波热量表同样具有参考意义。     

一种高精度超声波热量表的研制

热计量收费是供热供暖行业一个亟待解决的问题,超声波热量表提供了一种可行的技术手段。介绍了一种基于时差法的高精度超声波热量表设计方案。根据理论分析,把计算热量的两个关键参数:流量和温度的测量转换成对时间的测量。选用低功耗单片机作为微控制器,利用高精度时间测量芯片TDC-GP21完成对时间的测量,实现了数据的采集、计算、显示和传输功能。为保证测量精度,设计了超声波换能器性能检测装置,提出了一种换能器测试原理,并对换能器和热量表的测试结果进行了分析。测试结果表明该超声波热量表运行稳定可靠,具有良好的应用前景。     

基于超声波时差法的管道流量测定仪设计

煤矿现有抽采管道使用传统瓦斯流量计存在易产生堵塞故障等问题,基于超声波时差法的流量计测量精度高、测量结果重复性好,但不适用于瓦斯抽采管道流量测量,并且需要单独设计超声波驱动电路和信号处理电路,实现难度较大。针对煤矿瓦斯抽采管道的特点,设计了一种基于超声波时差法的管道流量测定仪。在固定的传播距离下,超声波换能器发出的超声波在流体中的传播时间与气体的流速呈函数关系,而流速与管道截面积的乘积即为流量,从而间接得到管道气体流量。该管道流量测定仪以低功耗微处理器STM32F103为核心控制元件,在时间数字转换芯片MAX35104内部通过自动差分飞行时间测量法计算超声波顺逆流传播时间,根据传播时间计算气体流速、瞬时流量和累计流量。测试结果表明,基于超声波时差法的管道流量测定仪的最大绝对误差为0.15 m/s,最大重复性误差为0.17%,符合JJG 1030—2007《超声流量计检定规程》中2级精度要求,同时也满足MT 448—2008《矿用风速传感器》中对超声波式风速传感器基本误差的要求。     

点式超声波流速仪设计

点式超声波流速仪根据超声相位偏移测量原理设计而成。其核心是装在壳体内的单片机测控系统，能实时、连续、自动测量及显示特定测点的流速和流向。由于采用了声速补偿方法，保证了测量精度。     

抑制气体超声波流量计零点漂移的互易性电路设计

针对气体超声波流量计信号衰减严重、干扰较大的问题,设计了一种适用于气体超声波流量计的互易性收发电路,以消除零点漂移现象提高流量计的测量准确度.换能器配对实验和温度实验表明:互易性测量系统显著改善了流量计的零点漂移问题,并具有良好的测量稳定性.     

基于超声流量计的包络互相关时延理论及仿真

针对超声波流量计存在的互相关函数法峰值确定难、运算量大等问题,采用了一种基于傅里叶变换(FFT)的直接提取相关函数包络的快速算法。对超声波流量计建立了物理测量模型,并得出数学模型,然后利用基于FFT方法直接提取相关函数包络。Matlab仿真结果证明,该方法能精确提取相关函数的包络,并搜索到相关函数的峰值位置,从而大幅度提高超声波流量计的精度。     

基于最小二乘曲面拟合的流量计量温度补偿算法

针对时差法超声波式热量表流量计量结果受流体温度影响而存在的非线性误差问题,提出了基于最小二乘曲面拟合的温度补偿算法,通过建立温度和流量之间的非线性映射模型实现温度补偿。在实现温度补偿后,针对超声波式热量表自身计量特性的差异,进一步提出多温度点误差二次修正算法,根据相邻温度点的流量计量误差和可变权值计算当前的流量计量误差,对误差进行二次修正,实现流量计量的全局优化。实验表明,流量计量误差在±2.0%以内,具有较高的工程应用价值。     

超声波流量测量影响因素的研究

详细分析了温度对超声波传输速度的影响以及温度、管径、流体流速等因素对流体流动状态的影响。在此基础上,采用FluidFlow软件进行了必要的仿真,并在流量计检定装置上进行了相应的试验。仿真和试验结果验证了温度、管径、流体流速等因素的影响,在对上述影响因素进行相应的系数修正后,保证了超声波流量计的计量精确度。     

基于TDC-GP22的超声波热量表设计

超声波热量表的关键问题是测量数据的高度精确性。设计选取了TDC—GP22测量芯片,配合低功耗MSP430系列芯片作为 MCU,配合超声波换能器和 Pt1000温度传感器来测量流速和水温。通过TDC—GP22增加的3个重要功能来实现精确的脉冲间隔测量、检测管内异常和简化的多脉冲结果计算。通过在行业标准环境下测试热量表具有较低的功耗、较高的准确度和良好的稳定性。