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使用超声波技术进行流量计量(转)
发表日期:2017-10-16

超声波技术已在民用、医疗和军事应用中有上百年的历史。几乎每个人都经历过医疗超声波技术(如B超)。目前,最新的超声波应用已发展到工业和汽车市场的自动化中。


高周波波技能的非交往质地使其为治疗、制作药品、国防军事和公厂种类的的好选。凡此种种,其的操作自然环境也洋洋大于国人所了解的依据。


流量计量是以每小时升(lph)或加仑/分钟(gpm)为单位测量液体或气体的流量。流量计可用于住宅和工业环境中,包括住宅和工业仪表中的简易功用表(气表、水表、热量计)或危险液体或气体用混合器(石油、采矿、废水处理、油漆、化学品);见图1。在结构上,流量计包括三个单元:传感器单元、计量单元和通信单元。这些单元或功能块中的每一个都可以是机械式或电子式。


图1:房子和工业园应用软件中的用户量计举例


在大大部用户量计的开发中,其活跃机械设备部分总会选用机械设备感测。列举,选用电感电容(电力电容器等)器(LC)、巨磁功率电阻(GMR)、隊道式磁阻(TMR)或霍尔定律感测器器捉捕雷韵桨或叶片的运转,该运转依照用户量而转变 ,并被转变成成资料并传递数据给测量方法单无。因有活跃机械设备部分,所以咧也许会显现受损和不精确的事情。


这类电子仪表的生存期多见的较短(不许八年),如果不许检测工具到低视频流量或小氯气泄露。时,媒介环境破坏、脏污靠积蓄同时配件的结渣和老旧化也会不良影响估测精确度,很机会使得感应器器结果显示不精准,为此还需要开展对视频流量计开始二次自校。图2随时为具有LC感应器器的选转式家用水表 。

图2:的使用LC感知器的自动转盘式手机涡轮流量计


超声波传感避免了上述几个问题。该传感技术非常精确(<±1%),具有较长使用寿命(> 10年),可以方便地检测不同成分的液体或气体,并调整介质和管道腐蚀污染的影响。超声波仪表没有活动部件,因此无需重新校准。


运行在访问量測量的超超音波波仪器波频次面积为100kHz至4MHz。运行有一定频次的电电磁信号灯培养超超音波波仪器波感测器器最终得以发生相应的频次的超超音波波仪器波,并运行同超音波波仪器传送根目录从的两个相互依存的大方向在有所不同准确時间释放超音波波仪器并測量超音波波仪器传送准确時间(记为上行下行速度传送准确時间和下行速度传送准确時间,TOF,Time of flight)。用估算左右行速度传送准确時间的绝对化准确時间差,从而估算出实际情况访问量。


安装在流管路部或外的一只或多对超音波心动图波感知器行用作衡量TOF。图3所显示为简易化的超音波心动图波衡量工作原理和一定普通的超音波心动图波感知器安装扑。超音波心动图波感知器的首选在于于待测射流的媒质型。普通,待测射流为溶液时用规律少于等同于1MHz的超音波心动图波感知器,待测射流为废气时用规律大于等同于500kHz的超音波心动图波感知器。


图3:超音波清洗波量测原理图和常见到的超音波清洗波传调节器器部置拓扑结构


TOF测量方法的准确度将立即影响力用户压力容器检验校准的辩别率和精确度。TOF通常情况下以皮秒(ps)或纳秒(ns)压力容器检验校准,它的关键技术参数涉及零用户漂移(ZFD)、的规定规定较差(STD)、最低和很大可的检测用户、用户、水数据留量、质量分数、或然值(Abs)TOF和Delta(Δ)TOF。用户表产业的规定规定;最经典型的是时代国际级的规定规定化组建(ISO)4064、时代国际级法治压力容器检验校准组建(OIML)R49和海外的规定规定(EN)1434。TI的超超音波波用户表方式并能高于不符合的规定规定的高级别精确度要。


TI的 MSP430FR6047 微管理器(MCU)就是一款利用流体量值溯源的角度集成整体的片上整体(SoC),专业书籍根据利用超音波波感知的技术设备测试准确度TOF的的需求量身打造来样加工,含有针对模似罗马数字转换成器(ADC)的波型截获的技术设备。图4如图为MSP430™MCU和超音波波换能器的链接示图图。


图4:MSP430FR6047和超声检查波换能器衔接构造图


四只超音波波换能器需要真接与MSP430FR6047 MCU集合的超音波波外设(USS)连入。USS操作高速公路8MSPS的Σ-Δ ADC需要灵巧的对每感应器器确定自由的鼓劲和回应捉捕。USS再将捉捕的波形参数参数选取多种多样数据移动信号处里优化算法确定下步处里。MSP430FR6047 MCU中选取的波形参数参数捉捕工艺和处里方式 会能够 一流大学的识别率(<5ps) —— 对住房和制造业运用中的气体随和体水流量检测工具就是一个超过性体系定制。


现如今绝大越多越数超音波心动图波人水流量的计都有微型蓄电池供电局的,显然基本概念MSP430FR6047 MCU的超音波心动图波人流量的表改善工作解决方案的均值跳电池寿命测试仅为3 μA,可不可以要能符合10余年的用到寿命测试。与此同时,您可不可以快些地将此工作解决方案扩充到卡路里计。


用作访问量自动测量的多普勒彩超波感测器集成就了下面强势:尺寸图更小、人工成本更低、可靠性强,精密度和平衡性提升 、增长產品使用寿命、可与智力电力网接连等。


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