隨著國內(nèi)各行各業(yè)的快速發(fā)展,超聲波流量計也不斷拓寬市場。但是仍然存在一些問題,比如現(xiàn)在流量計市場上氣體超聲波流量計主要是固定測量周期,對信號質(zhì)量沒有進行檢測,對于較大的干擾沒有辦法處理,零流量下存在自走字現(xiàn)象。本文研制的智能超聲波氣體流量計可以根據(jù)流場狀態(tài)來調(diào)整測量周期,能夠更好的體現(xiàn)流場狀態(tài);并且加入了信號質(zhì)量檢測方法,避免劣質(zhì)信號對測量結(jié)果的影響,采用了動態(tài)直線擬合的方法來修正時間值,從而得到準確流量信息。本文主要從以下幾個方面來進行研究:1、通過大量閱讀相關(guān)文獻,了解超聲波流量計的發(fā)展,通過了解國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,選用時差法的測量原理來進行設(shè)計智能超聲波氣體流量計,設(shè)計了智能算法來進行時間的測量。2、對超聲波流量計的整體硬件電路進行設(shè)計,對計時芯片、主控芯片、計算芯片的外圍電路進行了配置,設(shè)計了超聲波激發(fā)調(diào)理電路、信號處理電路、STOP信號處理電路、開關(guān)選擇電路等硬件電路模塊。3、通過對硬件分析和原理的研究,設(shè)計了智能超聲波氣體流量計的程序。主要包括測量主程序、時間值測量程序、測量周期自適應(yīng)程序、劣質(zhì)信號剔除程序、動態(tài)直線擬合程序、流量值計算等程序模塊的設(shè)計。4、研制出智能超聲波氣體流量計樣機,通過串口打印時間值,進行時間值的比較,分析算法的優(yōu)越性。在音速噴嘴氣體流量檢定裝置上對樣機進行流量值測量,通過實驗數(shù)據(jù)分析樣機性能。對測量數(shù)據(jù)進行誤差分析,繪制誤差曲線,并進行直線擬合,修正流量值。
【學位單位】：中國計量大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O426.9;TH814
【部分圖文】：

中國計量大學碩士學位論文器也具有一定的阻抗。在換能器實際使用時，發(fā)射換能器需的末級電路，相反地接收換能器的兩端會與接收電路的首級電射端和接收端，把換能器與電路的匹配工作做好，超聲波流，測量精確。選用的是國內(nèi)某家企業(yè)自主研發(fā)的氣體超聲波換能器，換能2.7 所示，主要技術(shù)指標如表 2.1 所示。

圖 3.1 系統(tǒng)整體方案結(jié)構(gòu)圖測量系統(tǒng)選用基于 ARM 架構(gòu)的 STM32F103 單片機作為主控芯片。該芯片具有功耗低、經(jīng)濟實惠、資源豐富、設(shè)計靈活、易用化等特點，常用于各種電子儀表、可攜帶設(shè)備等智能化儀器中。測量系統(tǒng)利用 ACAM 公司生產(chǎn)的計時芯片 TDC_GP22 進行渡越時間的計算，計算芯片通過改進型的互相關(guān)算法等智能算法得到一個時間值，兩者相互結(jié)合來得到最終間隔時間，提高時間測量精度。此外，STM32F407 還具有將采集到的信號進行檢測分析剔除劣質(zhì)信號的功能。TDC_GP22 是一款專門用于超聲波流量計中的高精度計時芯片，在測量范圍 2 的 4 精度模式下測量精度可以達到 22ps，并且具有數(shù)據(jù)處理能力。STM32F407 提供了工作頻率為 168MHz 的Cortex-M4 內(nèi)核，具有浮點運算單元。并且其運算速度也非�？欤瑤в懈咚俚� AD采樣功能，完全滿足數(shù)據(jù)處理要求。超聲波信號激發(fā)電路是將 TDC_GP22 發(fā)出的激發(fā)脈沖信號調(diào)制放大。這是

計時芯片的電路設(shè)計
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本文編號：2871408