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...     

大跨距巷道断面风速超声波测量系统

针对巷道断面平均风速测量误差大、适应性差、缺乏实时在线测量手段问题，结合巷道断面特点，基于超声波在介质中顺、逆流传播时会产生时间差的特性，采用发射频率自动跟踪修正技术、高压脉冲驱动技术实现高能量超声波发射与远距离渡越；采用程控滤波放大技术、峰值保持技术实现接收信号的高质量处理；采用AD高速采样时间定位技术、浮动门限阈值时差测量技术、电路时延自主测量技术实现超声波渡越时间的精准测量，最终实现巷道断面线平均风速测量。测量系统经气体流量标准装置实流测试，测量精度满足并超越相关标准要求，与当前巷道断面风速测量技术手段相比，本系统具有线平均风速一次性测量、准确度高、适应性强、实时在线监测等优点。     

基于时差法的外夹式超声波流量检测系统的设计与实现

外夹式超声波流量计因具有无需破坏管道、便于安装、维护成本低等优势,而广泛应用于石油传输、流量跟踪、给排水等测试领域。设计了一种基于时差法的外夹式液体超声波流量检测系统,采用FPGA与单片机结合的系统架构,其中单片机负责数据的处理、显示和输出,FPGA负责逻辑控制以及为硬件电路提供驱动信号,TDC-GP22高精度计时芯片用来测量超声波的渡越时间。采用DAC电路实现可变甄别信号基准技术。最后,搭建了外夹式超声波流量计测试平台,试验结果表明,研制的样机有效地提高了超声波流量计的测试精度,在层流区误差小于4%,在湍流区误差小于2%。     

高精度超声波液位测量系统设计

随着工业生产中对在线液位检测技术要求的不断提升,需要更适用于工业生产、精度更高的测量设备。对基于脉冲回波法的超声波液位检测系统进行了研究和改进,介绍了其工作原理及系统结构。以STM32F407为控制器,设计了超声波信号的产生、接收、处理、采集等电路。发射电路对脉冲宽度调制(PWM)脉冲升压驱动超声波换能器产生超声波,接收电路先对信号进行限幅和滤波处理。通过放大数据将脉冲信号处理成更易分析的低频信号,利用控制器的直接内存存取(DMA)功能实现对信号的连续采集。通过辨识回波信号起始时刻,建立渡越时间与液位之间的关系。试验结果表明,在70 mm的范围内,系统误差小于1 mm。该设计为密闭容器的液位测量提供了一种高精度的检测方法,同时为工业领域的液位在线自动检测提供了参考。     

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%。     

一种时差法超声流量计的设计

研究I使用超声波技术实现流量的测量,该技术具有非侵入性、精准度高的优点。设计中采用了AT89系列单片机作为控制核心,利用其定时器和O口的特点实现了时间测量和信号处理。通过接收超声波传感器发送的脉冲信号,并利用计数器功能计算流过物体的时间和距离,从而得到流量值。选择了高灵敏度的超声波传感器,并设计了放大电路和滤波电路,以确保接收到的信号稳定和准确。通过单片机的计算,对传感器接收到的信号进行实时处理,并输出流量计算结果。通过测量验证,该电缆设计具有较高的测量精度和稳定性。     

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。     

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。     

基于超声波流量计的流速模拟器设计

为了解决超声波流量计必须在管道以及流体都存在的情况下才可以进行信号链路功能测试的不便性，设计了一种专门针对超声波流量计的流速模拟系统。流速模拟系统以FPGA为核心，实现了对待测超声波流量计发射起始时间点的检测以及模拟回波信号的产生。通过分别测量顺流和逆流两种情况下的渡越时间差，计算被测流体的流速和流量，并进行数据分析，方便快捷地实现了对超声波流量计收发信号链路的功能验证。     

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。     

高精度数字化超声波液体流量测试系统设计

根据超声波时差法测量流量的原理,设计了一种数字化超声波液体流量测量系统。基于增强型高精度时间数字转换芯片TDC-GP21的流量测试系统的设计方案,采用复杂可编程逻辑器件（CPLD）,协助数字信号处理器（DSP）TMS320F2812实现逻辑控制、时序协调等功能,与TDC-GP21共同构成核心的测量系统。以MC1350和外围辅助电路构成的数字化自动增益控制系统使仪表能够适应不同管径流量的测量。由DSP完成测量系统的数据处理和曲线拟合,从而实现完整的数据存储、通信、复位等功能,保证了系统的信号采样精确和高速数据处理。     

在线超声波流量监测系统设计及其应用

为解决地源热泵系统中的进出水流量测量,设计研究基于超声波时差法原理的非接触式在线流量监测装置。系统以STM32F407 ZE为主控制器,定时采集流量、完成数据封包、加密和远端服务器交互任务;以MSP430F2618为流量测量控制器,采用时差法以TDC-GP22精准测量超声波在介质中传播时间,实现管道流体流速、流量实时监测。系统测试结果实现流量数据测量及上传存储到远端服务器,满足地源热泵系统流量监测需求。     

宽量程的气体超声测量

研究了一种针对管径和流量变化范围大的气体的超声流量测量系统的设计。利用传统流量计的原理．结合微弱信号处理技术和目前先进的CPLD高频电路设计技术，针对高精度、宽量程的要求，设计出具有数字AGC自动增益控制和纠错系统、高频计数系统在内的新型气体超声波流量计，它还具有主从处理器并行工作结构和多种输出方式。最后给出了该系统在实验室环境中测试的结果。     

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。     

时间数字转换技术在三维海流计中的应用

随着电子技术的进步,通过数字电路实现微小时差的测量成为现实,时间到数字转换(TDC)技术已经广泛应用于测量等领域。本文介绍ACMA公司生产的TDC-GP2时间数字转换芯片,通过设计一套实用的电路系统应用于超声三维海流计系统。实验分析表明,通过此方法测量脉冲到达时间间隔可以获得亚纳秒的时间分辨力,并可实现精确的三维流速测量,测量精度达到±3mm/s。     

便携无损式超声波流量测试系统设计与验证

针对传统液体流量计传感器会对管路造成损坏或阻碍液体流动、操作安装较为复杂的问题,设计了一种基于时差法的便携无损式超声波流量测试系统,采用外夹式超声波探头形式,无需破坏管路系统即可实现液体流量的精确测量;该系统采用粗时间与细时间测量相结合的测量算法设计了一种基于延迟线内插法的FPGA高速率、高精度时间测量算法电路,最高可实现1050 Hz的测量速率;设计了信号调理校准电路,具备较强的正负增益可调性以及高信噪比输出能力,增益可调范围达到-23.5～+116.5 dB;还设计了多种传感器专用安装导轨以确保其安装精度;最后,在计量实验室进行了验证测试,结果表明所设计的测试系统符合JJG1030-2007规范准确度0.5级的技术要求,准确度低于±0.5％,重复性低于0.1％.     

一种高精度超声波热量表的研制

热计量收费是供热供暖行业一个亟待解决的问题,超声波热量表提供了一种可行的技术手段。介绍了一种基于时差法的高精度超声波热量表设计方案。根据理论分析,把计算热量的两个关键参数:流量和温度的测量转换成对时间的测量。选用低功耗单片机作为微控制器,利用高精度时间测量芯片TDC-GP21完成对时间的测量,实现了数据的采集、计算、显示和传输功能。为保证测量精度,设计了超声波换能器性能检测装置,提出了一种换能器测试原理,并对换能器和热量表的测试结果进行了分析。测试结果表明该超声波热量表运行稳定可靠,具有良好的应用前景。     

抑制气体超声波流量计零点漂移的互易性电路设计

针对气体超声波流量计信号衰减严重、干扰较大的问题,设计了一种适用于气体超声波流量计的互易性收发电路,以消除零点漂移现象提高流量计的测量准确度.换能器配对实验和温度实验表明:互易性测量系统显著改善了流量计的零点漂移问题,并具有良好的测量稳定性.