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超声波热量表中流量计的设计超声波热量表中流量计的设计

时间：2014-09-06 10:03:53 出处：www.sdhdr.com 作者：海德瑞

超声波流量计硬件系统主要包括:MSP43O系列微功耗单片机、超声波发射电路、超声波接收电路、时间数字转换芯片、无线收发模块等组成。由超声波流量计到超声波热量表，二者在硬件电路上的差异只有一个温度测量模块。整个硬件电路组成框图如图因此如果测量中，己知L、C、0，通过测量时间差就可以求出流速Vo但这种方法的前提是必须事先知道超声波在热媒(温水)中的传播速度C，而传播速度C是热媒温度的函数，为了消除温度对测量精度的影响，可以采取以下处理方法。超声波声路上测得的流体速度犷是线平均速度，而测量所需的是面平均速度杯，两者比值R=刁V’，称为流量修正系数。经过上述推导可知，超声波流量测量的关键技术在于时间的测量，高精度的时间值为了提高渡越时间差法的超声波流量测量的精度，常采用时间数字转换模块。前述已知，流量测量关键是对顺、逆流时间差的精确测量，计时模块的精度直接决定了整台仪表的精度等级、重复性误差、测量下限以及始动流量等性能。行业内，比较专业的即使芯片是德国ACAM公司的TDC一GPZ，这是通用时间数字转换(TDC)模块的新一代产品，具有高速脉冲发生器，接收信号使能，温度测量和时钟控制等功能详见参考文献【30]。这款芯片利用现代化的纯数字化cMos技术，将时间间隔的测量量化到65Ps的精度，给超声波流量计的时差测量提供了解决方案。由于其具有精确的温度测量、触发脉冲产生器、窗口和时钟校准器等，因此其基础上加上一个微处理器和一个传感驱动与接收器，就可构成超声波热量表，TDC一GPZ很适合低成本的超声波热量表设计。微处理器只需发送一个开始命令，TDC一GPZ就会发出脉冲触发超声波传感器并测量超声波渡越时间，GPZ计算出结果通过SPI串行总线传送给微处理器。