易于批量生产的高精度超声波热量表设计

从易于批量生产的角度设计了一款高精度超声波热量表。热量表处理器选用低功耗CPU芯片MSP430F4371,时间测量芯片选用了高精度的TDC GP21,配合超声波换能器测量水的流速,配合 Pt1000测量入水口和出水口的水温。基表设计为 U型方案,此外系统留有红外通信接口和 M-BUS接口两种通信方式。测试结果表明,热量表通过批量生产依然可以保持较低的功耗,具有较高的精确度和良好的稳定性。     

低功耗超声波热量表的设计与实现

该文设计了一种低功耗高精度的超声波热量表.热量表采用MSP430作为MCU,使用时间测量芯片TDC-GP21来测量超声波前向和后向传播时间,利用热敏电阻PT1000测量进水口和出水口处温度.文中从硬件设计入手,探讨了热量表的组成原理,并基于该硬件设计了热量计算软件.实际测试结果表明,该热量表具有较高的计量精度和良好的稳定性.     

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。     

基于相差积分法的超声波热量表设计

针对供热系统分户式热量计量要求,设计了一种基于相差积分法的超声波热量表。主要介绍了相差积分法的超声波流量测量原理和实现方法,以及方案中所涉及到的热量计算、温度测量原理等;根据测量要求,设计了以MSP430F437为控制核心的硬件测试电路。由于热量表需用电池供电,为了保证热量表的长期运行,在硬件和软件上都进行了低功耗设计。最后,对整个系统进行了联机调试和测试实验,并对流量测量结果作了简单的误差分析。     

基于TDC-GP22高精度低功耗超声波热量表的设计

基于新型的高速时间数字转换芯片TDC-GP22,利用时差法测量原理,设计了一款高精度低功耗的超声波热量表。为提高测量精度,采用W反射式超声波热量表基表实现流量的测量;为实现低功耗,采用MSP430系列单片机作为主控芯片,实现对外围电路的控制及数据处理。TDC-GP22的测量单元主要完成超声波传输时间和进、出口温度的测量。在A类环境下对多组热量表的测试结果表明:该热量表准确度高,流量误差能控制在1%以内,静态工作电流≤9μA,性能稳定,具有广阔的应用前景。     

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。     

高精度低成本超声波热能表的研制

介绍了一款新型的高精度、低功耗超声波热能表.此表利用了超声波的测量原理,结合TDC-GP2时间转换芯片,搭配简单的电路,外接超声波换能器、温度传感器,完成了一个热能表的所有功能.     

利用超声波传感器测液位的方法

介绍了一种高精度的超声波传感器，利用PIC16C63单片机的捕捉功能来计算超声波在液体中的传播时间，进而计算出超声波在液体中的传播距离来实现对液位的精确测量，该传感器测量精度高，性能稳定可靠。     

影响超声波热量表流量测量单元静态时间差因素的探讨

超声波热量表主要包含流量测量单元和温度测量单元两部分,其中流量测量单元主要由传感器管道、反射片保持架、换能器等零部件组成。流量测量单元的静态时间差很大程度决定了热量表整体性能。我们通过大量的标定实验来验证各个要素对测量单元静态时间差的影响。     

基于时间电压转换方式的新型户用超声热量表设计

基于超声波流量测量原理,采用高性能MSP430和高精度时间电压转换方式设计了微功耗且具有M-BUS通信功能的热量表,并对其硬件结构及主程序进行研究。     

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。     

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。     

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。     

超声波测风系统中自适应时延估计算法的研究

在时差法超声波测风系统中,风速的测量精度受到时间延迟估计精度、两超声波传感器的距离精度等的影响。在后者一定的情况下,测风精度对时延估计精度提出了更高的要求。对此,采用了一种基于权值检测的最小均方误差(LMS)自适应时延估计算法,从而实现了高精度时延估计。计算机仿真与实际测试表明:该算法的估计精度满足了所研制的超声波测风系统的设计要求,能够用于机场区域低空风场情况的监测。     

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。     

煤矿用超声波式风速风向传感器设计

为了监测煤矿瓦斯突出事故导致的瓦斯逆流情况,应用超声波时差法原理设计了煤矿用超声波式风速风向传感器。该传感器利用超声波发射、接收的时差与风速、风向的关系,经过运算得到被测风向和风速。测试结果表明,该传感器稳定性强,测量精度高,风速测量范围为0.4~15m/s,误差不超过0.3m/s,风向测量范围为0~360°,误差不超过3°。     

精确的互相关算法在超声波流速测量中的应用

互相关算法能够比较准确地计算出声波在流速正反2个方向上的传播时间,进而得出时间差,并根据时间差求出流体的流速。但离散的互相关函数峰值的精度取决于采样间隔的大小,间隔减小精度会相应提高,但在实际的应用中计算量也会大幅度提高。在以单片机为核心的测量仪表中,这种规模的计算通常是不会被采用的,找到一种更简便的计算方法是解决问题的关键。在离散的互相关函数峰值附近,利用抛物线算法可以得出更精确的互相关函数峰值。这种方法允许采样间隔较大,计算时间可大幅度缩短,使同一测量精度的计算时间从3.7 s缩短到0.9 s左右。     

高精度超低功耗热量表的研发

通过建立热量表数学模型、选择热焓值法作为数据处理的算法，设计了基于MSP430微处理器的高精度热量表，并详细阐述了系统硬件中单片机MSP430、温度传感器和流量传感器的选择和应用；系统软件由六个模块组成。为了降低功耗，尽量缩短CPU的运行时间，利用MSP430的各工作模式，进行合理的切换和利用I／O口对模块供电进行控制。因此，设计出的热量表具有体积小、功耗低、精度高等特点。其支持USB通信方式，使用M-bus传送方式、并且实现了冷热设计重切换，为热量计量提供了新思路。