基于国产处理器的超声波流量计研究与应用

为解决超声波流量计应用在偏远地区的供电及安全问题,对超声波流量原理、低功耗供电及处理器国产化进行了研究。设计了以国产低功耗处理器海燕330为控制核心、时间数字转换器为超声波发射及接收核心的低功耗超声波流量计。该处理器可以有效控制系统功耗。时间数字转换器采用低功耗设计,其内部集成超声波发射、接收电路及皮秒级计数器,实现了高精度的超声波时差测量。经过实际测试,所设计的超声波流量计功耗满足电池长期供电的需求,计量达到1%的测量精度。各种低功耗设计,尤其是国产化处理器的应用既降低了功耗,又实现了控制核心自主可控,为流量计的大规模使用提供了安全保证。     

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。     

超声波气体流量测量与泄漏检测技术研究

研究了超声波管道流量测量时差法的基本特性,综合分析了超声波管道流量测量和泄漏检测状态下的理想超声频率,选择合适的超声波传感器设备,采用MAX35104高精度计时芯片可实现管道流量的精确时差测量,由STM32F103单片机芯片实现系统的整体控制。并通过对整个系统的分析处理,设计出合理的系统硬件一体化集成电路,测量系统体积小、功耗低、精度高。经过后期的设备调试工作,论证了此超声波管道气体流量测量和泄漏检测技术的可行性。     

超声波气体流量计反馈回路的最优算法研究

为了实现气体超声波流量计对数据检测准确及稳定的目的,引入先进的控制优化技术进行了超声波气体流量测量原理、自动控制最优反馈回路算法、去除高频和低频噪声等研究,得出了超声波在顺流和逆流情况下运动时间差来确定模型并计算气体流量结论。根据传播速度差、波束位移、多普勒等方法,在实验中提出了仿真信号波形对比可视化展示和误差对比分析来测试不同工况下的流量,成功解决了气体超声流量计的信号检测问题,有效克服传统流量计的缺陷,提高超声波流量计测量精度,运行稳定可靠,为相关企业在管道内气体检测计量工作提供强大的数据支持体系,取得了良好的效果,对打破国外少数厂家技术垄断,填补气体超声波流量计方面的技术装备空白具有重要意义。     

基于P89LPC954单片机的八路四声道超声波流量计测量电路设计

该文介绍了超声波流量计的工作原理,着重描述了该超声波流量计测控系统的结构及其八路四声道测量电路设计。该系统以P89LPC954单片机为核心,其外围电路模块主要包括超声波信号的发射与接收、模拟开关、峰值采样、D／A转换、自动增益控制、显示等。此外,还包括FPGA数据传输及数据分析等功能。应用程序采用模块化编程模式,以方便升级和调试。该流量计主要应用于超声波气体流量测量,实验结果表明,其电路工作稳定,测量精度较高。     

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。     

超声波气体流量测量系统的实现

超声波气体流量计因为其具有许多优点,在工业上获得越来越广泛的应用。超声波气体流量测量需应用一种新的流量测量技术,因为超声气体流量计工作在噪声较强的场合,且信号微弱。超声波气体流量计信号不能用传统的方法检测,在此,数字平均技术及相关技术得到应用,数字平均技术可使信号得到加强,相关技术可使渡越时间测量更精确,流量测量精度可达±2%。     

超声波气体流量计的研制

本文介绍了一种新型超声波气体流量计的研制。利用超声波检测流量原理,针对超声波在气体流体中衰减极大的问题,结合单片机技术和高频电路设计技术,设计了一种全新的脉冲串发射电路,能极大的改善接收波形,提高测量的精度和抗干扰能力。它采用分离式设计,显示模块提供了多种标准输入输出接口,亦可作为单独使用的仪表。     

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。     

基于自适应阈值的超声波气体流量计设计

超声波渡越时间的准确测量是提高超声波气体流量计测量精度的关键。为了避免超声波接收波形幅值抖动引起渡越时间测量出现较大误差,对超声波接收信号处理的硬件电路和软件算法进行了研究。设计了多级滤波放大电路和自动增益控制电路,用于提高超声波接收信号的信噪比和稳定幅值;提出了基于自适应阈值的超声波渡越时间检测方法,根据历史接收波形局部峰值的平均扰动,预测得到新阈值并用于下一周期的渡越时间测量。相对于传统阈值法,自适应阈值法具有更好的抗干扰能力。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,该方法具有较高的测量精度和重复性。自适应阈值法不仅适用于超声波流量计,而且可以推广应用于超声波测距和风速风向测量。     

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。     

采用频谱分析技术的多普勒超声波流量计的研究

超声多普勒流量计在流量测量、企业管理及流量监测与控制中具有广阔的应用前景,但目前大部分流量计仍使用过零检测法,精度不高。本文从理论上介绍了采用频谱分析法消除了理论上的误差,提高了测量精度。同时介绍了硬件电路电路、软件处理及试验结果。     

时差法超声波流量计在大型渠道的应用分析

南水北调中线调水主干渠陶岔出水口流量监测数据是丹江口水库水资源跨流域调度水量监测的重要依据.为提高陶岔出水口流量监测精度,陶岔主干渠安装Quantum时差法超声波流量实时监测系统.以该流量实时监测系统为例,介绍时差法超声波流量计在大型渠道中应用的工作原理、安装方式、流量计算方法等.从时差法超声波流量计与转子式流速仪法、...     

提高超声波流量计量精度的方法

时差法超声波流量计通过检测换能器发射和接收的超声波信号的传播时间信号,实现流量的计量。超声波换能器的谐振频率及超声波信号传播过程中相位和幅值的变化等因素,会影响对超声波信号到达时间的准确计量,从而影响流量测量的精度。准确计量超声波信号的到达时刻是提升时差法超生波流量计的计量精度的关键之一。针对换能器发射和接收超声波信号的处理和获取电路进行了设计和分析,得出了实验结果和实验数据,对实验结果给出了实验分析和结论,并通过软件算法给出了进一步提高测量精度的方法。     

威力巴流量计在煤矿管道瓦斯流量计量中的应用

针对煤矿管道瓦斯流量计如V锥流量计、孔板流量计及超声波流量计存在安装复杂、测量精度低、永久性压力损失大等问题,介绍了一种基于差压测量原理的威力巴流量计在煤矿管道瓦斯流量计量中的应用;给出了威力巴流量计测量原理和性能特点,指出与其他均速管流量计相比,威力巴流量计的防堵性能最优。实验室和现场测试结果表明,威力巴流量计具有测量准确、结构简单和低压力损失的特点,适用于煤矿管道瓦斯流量的检测。     

多声道超声气体流量计的电路设计

介绍了一种多声道超声气体流量计的电路设计.在该流量计中,采用时差法测量管路中气体的线平均流速,再利用加权积分的方法求得其面平均流速和流量.针对超声气体流量计的特点,着重讲述了发射电路的设计,以及各个声道之间如何有效的进行切换,同时也对如何准确识别超声信号进行了讨论.