时差法低功耗超声波流量计的设计与实现方法
2018/9/4 15:11:50 点击：
超声波流量测量技术是一种利用超声波信号在流体中传播时所载流体的流速信息来测量流体流量的新的测量技术。超声波流量计以其非接触、易于安装维护、不会改变流体的流动状态、不产生附加阻力等优点在气象、石油、化工、医药、水资源管理等工业、民用等多领域获得了广泛的应用。近几年，传感器技术、先进测量技术、微电子技术的快速发展，为我们进一步研究超声波流量计提供了条件，同时也推动了该仪表的产业化进程。
本文主要任务是设计超声波流量计，并对相关技术进行研究。对超声波流速测量方法进行理论分析，在此基础上详细介绍了设计中采用的时差法流速测量机理，并对超声波流量计测量装置的硬件进行了设计，包括测量装置的硬件电路以及超声波流量计的工作流程。分析了超声波流量计设计过程中的关键技术，包括静水测量水速不为零因素分析、流量计的定标、低功耗设计、回波工作点等，同时给出了这些关键技术的具体解决方法。最后对超声波流量计进行了实验研究，给出了超声波流量计的测试数据，分析了超声波流量计测量误差产生的原因，提出了提高测量精度的三种方法。最终所设计的超声波流量计的设计精确度为±1，响应时间小于1s，满足了系统对其精确度和响应时间的要求，并通过低功耗设计，使其动态工作电流达到了12μA，静态工作电流达到2～3μA，电池寿命10年以上，满足了系统对备用电池的要求。
该超声波流量计具有始动流量小、压损小、功耗低、工作可靠、功能齐全等优点，具有较好的市场应用前景
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