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時差法低功耗超聲波流量計的設(shè)計與實現(xiàn)
發(fā)布日期：2017-11-30 16:57
超聲波流量測量技術(shù)是一種利用超聲波信號在流體中傳播時所載流體的流速信息來測量流體流量的新的測量技術(shù)。超聲波流量計以其非接觸、易于安裝維護、不會改變流體的流動狀態(tài)、不產(chǎn)生附加阻力等優(yōu)點在氣象、石油、化工、醫(yī)藥、水資源管理等工業(yè)、民用等多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。近幾年，傳感器技術(shù)、先進測量技術(shù)、微電子技術(shù)的快速發(fā)展，為我們進一步研究超聲波流量計提供了條件，同時也推動了該儀表的產(chǎn)業(yè)化進程。
本文主要任務(wù)是設(shè)計超聲波流量計，并對相關(guān)技術(shù)進行研究。對超聲波流速測量方法進行理論分析，在此基礎(chǔ)上詳細介紹了設(shè)計中采用的時差法流速測量機理，并對超聲波流量計測量裝置的硬件進行了設(shè)計，包括測量裝置的硬件電路以及超聲波流量計的工作流程。分析了超聲波流量計設(shè)計過程中的關(guān)鍵技術(shù)，包括靜水測量水速不為零因素分析、流量計的定標、低功耗設(shè)計、回波工作點等，同時給出了這些關(guān)鍵技術(shù)的具體解決方法。最后對超聲波流量計進行了實驗研究，給出了超聲波流量計的測試數(shù)據(jù)，分析了超聲波流量計測量誤差產(chǎn)生的原因，提出了提高測量精度的三種方法。最終所設(shè)計的超聲波流量計的設(shè)計精確度為±1，響應(yīng)時間小于1s，滿足了系統(tǒng)對其精確度和響應(yīng)時間的要求，并通過低功耗設(shè)計，使其動態(tài)工作電流達到了12μA，靜態(tài)工作電流達到2～3μA，電池壽命10年以上，滿足了系統(tǒng)對備用電池的要求。
該超聲波流量計具有始動流量小、壓損小、功耗低、工作可靠、功能齊全等優(yōu)點，具有較好的市場應(yīng)用前景。
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