超声波流量计换能器参数的选择

超声波换能器是超声波流量计的重要组成部分,它是利用超声波技术进行流量测量的关键,其参数选择直接影响到整个检测系统的性能和可靠度。针对外夹式超声波流量计不能准确地选取换能器的问题,基于时差法测量原理,分析了超声波在管道中的传播过程;进而通过分析计算获取换能器的发射频率、发射角度以及发射强度。根据计算得到的技术参数可以更加准确地选取超声波换能器。     

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。     

气体超声流量计回波信号的自适应阈值法研究

时差法超声波流量计常采用双阈值法确定特征点,测量到达特征点时间,从而计算渡越时间。相比于单阈值法,双阈值法一定程度上提高了流量计的准确性,然而超声回波信号在传播时易受到温度、压力以及换能器特性的影响,导致双阈值法在一定工况下特征点产生错误判断。针对此问题,本文提出了一种自适应的双阈值方法并设计硬件电路。该方法可在较低的采样频率下获得回波信号各个波峰幅值,实时更新第一阈值,判断特征点是否一致并进行自动补偿,从而提高渡越时间的测量精度。最终实验结果表明,与传统双阈值法相比该方法具有较好的适应性和计量特性。     

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。     

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。     

基于超声波的八路巡检流量计设计

在流量测量中,超声波测流量以其非接触测量方式、智能化以及测量范围广等优点被广泛应用。针对超声波流量测量的优点,该设计开发了一套八路巡检的超声波时差法流量测量装置,该测量装置采用了主控制器STM32和高精度计时芯片TDC-GP21,通过对信号的升压发射处理和八路测量通道的切换,用以测量小管径、低流速、单向流体的管道内流量。该测量装置采用高压驱动超声波换能器,提高了装置的抗干扰能力,大大减少了使用成本,并且通过软件的方法有效地抑制了流量装置的零点漂移,提高了测量装置的计量精度。     

数字式时差法超声流量计的设计与实现

基于时差法原理,采用数字化方案设计实现了一种超声波流量计.系统以TMS320F28335数字信号控制器(DSC)为核心,扩展ADS807流水线ADC实现高速数据采集,模拟前端实现超声发射、接收信号调理.DSC软件算法通过互相关及拟合算法求解顺逆流传播时间差,希尔伯特变换与小波变换结合确定渡越时间,在此基础上计算流量.经过流量实测证明,设计的超声流量计充分发挥了数字化方案的优势,较好地完成了流量测量工作.     

智能化超声波液体流量计的研制

本文介绍了一种利用多单片机系统设计的时差法智能超声波液体流量计的原理,以及系统的硬件的构成和软件流程图。本文重点介绍了超声波换能器接收回波的判别处理方法以及时差的计量。     

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。     

基于脉冲序列法的时差法超声波流量计设计

通过对时差法超声波流量计的研究,提出了一种新的信号处理方法——脉冲序列法,该方法与传统信号处理方法相比不仅可以更准确地捕捉到超声信号到达的时间点,同时还可以筛除一些不太理想的信号.实验验证了该方法的可行性.     

基于DSP的数字式超声波流量计的设计

通过采用对超声波信号波形进行采样及对所采样的数据进行相关信号处理的数字实现方法,克服了以往在设计超声波流量计时对几个关键电平的依赖,在降低电路设计难度的同时,大大增强了对干扰的抑制能力,有效地提高了流量计的测量精度和稳定性。实验证明:该数字式超声波流量计的精度接近0. 1%,性能稳定,有很好的实用前景。     

基于MAX35104的超声波气体流量检测系统的设计与研究

针对现有超声波气体流量计精度不高的弱点,本文采用时差法测量原理,设计了基于MAX35104的流量检测系统。为提高测量精度,采用新型的高精度时间数字转换芯片MAX35104作为计时测量核心,采用Z安装方式,实现对顺逆流时间差的测量;为实现低功耗,采用超低功耗单片机STM32F103为系统控制核心,实现数据处理和结果显示。介绍了MAX35104时间间隔测量方法,边沿检测原理以及相应硬件测量电路的实现方法。测试结果证明该超声波气体流量计的精度可达行业标准的1级要求。     

超声波明渠流量计的设计

介绍了一种超声波明渠流量计。首先,阐述了三角形薄壁堰的流量计算方法,说明了超声波传感器的测量原理及以W77E58作为主控元件的超声波明渠流量计的原理、系统构成和硬件设计,最后,给出了流量计的实测数据,实验表明该流量计具有较高的准确度和可靠性,且价格低廉。     

Application of Weighted Data Fusion Method in Multi-Path Ultrasonic Flowmeter Measurement北大核心CSCD

In view ofthe problem that the measurement error caused by a transducer can not work normally in the measurement of the flow velocity of the multi-path ultrasonic flowmeter. On the basis of multi-sensor data fusion theory and its improvement, a data fusion calculation method suitable for multi-path ultrasonic flowmeter is proposed, meanwhile the improved optimal weighted data fusion method can adaptively calculate the optimal weight coefficient after each measurement. The experimental results show that the flow velocity calculated by this method and the Gauss-Jacobi integral method are basically consistent when the channels of the flowmeter can work normally, When single channel of the flowmeter can not work normally, this method can be used to obtain more stable flow velocity than the Gauss-Jacobi integral method, it can reduce the influence of measurement error to the calculation result. © 2017, The Editorial Office of Chinese Journal of Sensors and Actuators. All right reserved.     

基于TDC-GP22的超声波渡越时间测量方法研究

介绍了采用TDC-GP22用于超声波气体流量计信号接收和渡越时间(TOF)检测的实现方法。针对超声波信号接收电路,设计了带通滤波放大电路进行噪声抑制和放大处理,采用高速模数转换器(ADC)和数字电位器设计了增益控制电路,实现了对超声波接收信号的自动增益控制(AGC);针对超声波渡越时间检测,设计了阈值比较电路和高精度TDC-GP22时间检测电路。利用噪声阈值门限对TDC-GP22进行动态使能,避免了噪声引起的误检测。在音速喷嘴气体流量标准装置上进行了流量标定试验,试验结果证明了本测量系统具有良好的测量精度和测量稳定性。     

气体超声波流量计的研究

本文介绍一种具有单板微型计算机和声阻抗匹配换能器的超声波流量计.该仪器克服了 时差法的温度效应.试验结果表明仪器的测量误差在±0.6%之内.     

基于自干涉驱动技术的超声波飞行时间测量系统优化设计

超声波飞行时间测量极易受到噪声的干扰而影响检测精度.针对这一难点,利用幅值、相位调节技术驱动超声波换能器产生白干涉发射波形,通过相位检测预判接收信号到达时间,结合双阈值拟合算法计算飞行时间.该系统以信号处理器DSP为核心,采用CPLD完成高精度数字相位检测.与传统的超声波飞行时间阈值检测方法相比,该系统具有测量精度高、抑制噪声干扰等优点.