文档介绍：目录
1 绪论 1
超声波流量测量技术发展概述 1
常用流量计类型和性能比较 2
超声波流量计的特点和用途 3
超声波流量计 3
多普勒超生波流量计 4
时差法超生波流量计 4
2 超声波流量计原理 5
超声波简介 5
超声波的频率 5
超声波的发生 5
研究超声波流量计测水量需用:时差法 5
3 时差法超声波流量计的总体设计 7
流量计设计参数 7
换能器的安装 7
测量原理 8
声学原理 8
测时原理 9
系统硬件框图 11
4 时差法超声波流量计的硬件设计 13
超声波换能器的选择 13
超声波发射/接收电路 13
超声波发射电路 14
超声波接收电路 15
采样保持电路 18
电压比较电路的设计 20
切换控制电路 21
信号采集及控制电路 21
从单片机的选取 21
电路设计 22
信号处理及人机接口电路 22
主单片机系统方案 22
数据存储电路 24
键盘电路 24
时钟电路 25
液晶显示电路 26
与从单片机通信接口 27
与PC机通讯接口 28
硬件抗干扰设计 29
干扰的来源 29
抗干扰措施 30
5 时差法超声波流量计的软件设计 31
主单片机软件设计 31
从单片机部分软件设计 32
从单片机软件流程图 32
单片机软件抗干扰措施 33
数据采集误差的软件对策 33
控制状态失常的软件对策 33
6 系统误差分析 34
系统误差分析 34
误差基本理论 34
误差产生因素 35
7 结论 40
参考文献 41
致谢 43
1 绪论
我横,随着国民经济的发展,我国水资源越来越珍贵,水的价格也越来越高,对水量的计量精度要求也越来越高,特别是对大型引水、城市供水等大流量计的计量,要求流量计的精度很高,因为很小的测量误差就会产生很大的流量误差,因此带来的直接经济利益是一个很可观的数目。因此需要有高精度、大流量、使用方便、价格合理的水流量计。
超声波流量测量技术发展概述
超声流量测量技术的基本原理是利用超声波在流体中传播时所载流体的流速信息来测量流体流量的。利用超声波测定流速、流量的技术不仅应用在工业生产方面,而且在医疗、海洋观测及各种计量测试中都有着广泛的应用。1955年,世界上第一台超声波流量计在美国诞生,它使用的技术就是“呜环”时差测量法,用于航空燃料油流量的测量。
上个世纪70年代中后期,基于大规模集成电路技术的飞速发展,商精度的时间测量成为一件轻而易举的事情,再加上高性能的、动作非常稳定的PLL(锁相环路)技术的应用,使得超声波流量计的稳定性和可靠性得到了初步的保证,同时为了消除声速变化对测量精度的影响,出现了频差法。同一时期,前苏联科技工作者对管道内流体的流速分布规律进行了大量深入细致的研究,指出管道内流体流动存在两种状态:层流状态和絮流状态,并给出了层流状态与絮流状态下流速分布规律的理论分析,提出了流量修正系数及其理想状态下的理论计算公式,为超声波流量计进一步提高测量精度打下了坚实的理论基础。至此,超声波流量计的研究和应用才蓬勃发展起来[1]。
进入80年代中期,超声波流量计的实现方法已不仅仅局限于时差法和频差法两种方法,由于电子技术及其相关理论的飞速发展,超声波流量计的种类越来越多,又出现了射束位移法、多普勒法、相关法及噪声法等。
到了80年代中后期,单片机技术的应用使超声波流量计向高性能、智能化方向发展。由于使用了单片机作中央处理单元,系统不仅可以进行复杂的数学运算和数据处理、进一步提高了超声波流量计的测量精度,而且还能够设计出友好的人机界面,使系统具有参数设置、自动检错排错功能以及其他一些辅助功能
,大大方便了用户的操作和使用。单片机在超声波流量计中的应用,使超声波流量计开始真正进入工业测量领域[2]。
最近10年来,基于高速数字信号的处理技术与微处理器技术的进步,基于新型探头材料与工艺的研究,基于声道配置及流体动力学的研究,超声波流量测量技术取得了长足的进步,显示了它强劲的技术优势,形成了迅猛发展的势头,其潜在的巨大的生命力是显而易见的。
超声波流量计