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皮秒级TDC超声波流体测量技术的研究及实现

更新时间：2020-03-27 00:41:02 大小：4M 上传用户：zhengdai查看TA发布的资源 标签：tdc超声波流体测量技术 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

随着环境友好型、资源节约型和谐社会构建的需要，我国北方供暖收费体制全面改革，由原来的按面积分摊收费逐步改进为现在的一户一表，按实际所用热能计价收费的体制。因此研制出一款适应中国国情的用于北方供暖计量的流量计有着重要意义。本文在查阅大量国内外相关技术文献资料的基础上，采用低功耗MSP430单片机，TDC_UTA6902时间间隔测量芯片，中心频率为1MHZ的超声波换能器，运用超声波时差法流量测量原理，研制了一款用于北方供暖计量收费的高精度超声波流量计。

    本文详细阐述了基于MSP430和TDC_UTA6902的超声波流量计的时差法流量测量原理;流量测量、温度测量硬件电路的实现以及软件程序的设计;并介绍了LCD液晶显示电路、红外通讯电路以及低压掉电检测电路的硬件设计;超声波流量计采集的用于计算流量的时差数据的软件滤波算法;最后，根据中华人民共和国城镇建设关于热量表的行业标准“CJ128-2007”对设计的超声波流量计进行检定。本文研究的特点如下:

    (1)采用精度为50ps的TDC_UTA6902时间间隔测量芯片完成流量和温度的测量，这样很大程度上提高了流量测量的精度。

    (2)对超声波流量计的核心部件超声波换能器进行研究，提出了超声波换能器在使用过程中断线、损坏以及对所测管道是否为空管的检测方法。

    (3)对TDC_UTA6902采集的时差数据进行软件滤波处理，用到的软件滤波方法有:滑动平均滤波算法，一阶滞后滤波算法，结合大量实验数据，提出了一种改进的一阶滞后滤波算法，解决了超声波流量计小流量时流量传感器重复性不好的问题，并对时差法超声波流量测量中用线速度代替面速度计算流量导致的误差进行了软件修正处理，最后通过对超声波流量计流量性能的检测，研制的超声波流量计使用寿命超过6年，流量传感器的误差限不超过3.5％，重复性在2％以内，达到了二级表精度的设计目标。

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