超声波气体流量计的研制

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1、摘要超声波气体流量计UltrasonicGasFlowmeter是一种利用声学原理工作的新型流量仪表它广泛应用于天然气冶金化工等工业中本文详尽阐述了一种新型超声波气体流量计的研制该仪器采用分体式设计分别为超声波流量变送器和流量积算仪两大功能模块均选用WINBOND公司的W78E58B单片机作为处理器在流量变送器的设计中所使用的传感器超声波换能器是利用压电陶瓷的压电特性设计而成针对超声波换能器材质与气体介质特性阻抗相差很远而导致超声波在气体流体中衰减极大的问题我们结合单片机技术和高频电路设计技术设计出了

2、一套全新的超声激励电路和接收调理电路它能极大的改善发射和接收波形进而提高测量的精度和抗干扰能力计算出的流速结果通过D/A转换成标准的420mA电流输出以提高抗干扰能力流量变送器同时具备RS-485串行通信接口所有的参数设定均通过计算机软件来实现流量积算仪采集420mA的流速压力和温度信号计算出实时的标准状况流量然后对流量进行累积计算通过液晶显示屏显示实时流量累积流量温度压力以及历史流量流量积算仪设计了键盘接口各种系统参数通过键盘修改以适应不同的要求该仪器通过RS-485串行通信接口与计算机连接进行数据

3、传输计算机可以实时的读取各种测量数据本文分章节详细的阐述了仪器的研制过程首先是仪器的原理和总体规划然后是两大功能模块的软硬件设计和调试文中对串行通信协议也作了详细的说明最后是文章的总结关键词气体流量计超声波换能器单片机IAbstractUltrasonicGasFlowmeterisanewkindofflowinstrumentwhichworksaccordingtoacousticstheory.Thisinstrumentisextensivelyusedinnaturalgas,metall

4、urgy,chemicalindustry.Inthisarticle,anewdesignforUltrasonicGasFlowmeterisexpatiatedindetails.Theinstrumentisdesignedastwoindividualparts:flowtransducerandflowcalculator.ThemicrochipW78E58BofWinbondCoisadoptedasMCU.Thedesignofultrasonictransducerisbasedo

5、npiezoelectricityofthepiezoelectricceramic.Aimingatultrasonicattenuationprodigiouslyingas-flow,anewhighvoltagepulseclustertransmittingcircuitisgivencombiningwithmicrochipandhighfrequencycircuitdesigntechnology.Itcanimprovetransmittedandreceivedwavesobvi

6、ously,thenenhancethemeasuringprecisionandanti-jammingcapability.Transferredto4-20mAcurrentbyDAC,theresultofflowrateistransmittedtotheflowcalculatorbecauseofthecomplexlocalecircumstance.Inaddition,theflowtransducerhasaRS-485serialcommunicationinterfaces,

7、theparametercanbesetbycomputer.Theflowcalculatortransferstheflowrate,pressure,temperatureanaloguesignaltodigital,thencalculatestherealtimeflowinstandardconditionandcumulatestheflow.Therealtimeflow,cumulateflow,historyflow,pressureandtemperaturearedispla

8、yedontheLCD.Akeyboardisdesignedinthisinstrument,systemparameterissetbytheIIkeyboard.ThedataistransmittedtocomputerbyaisolatedRS-485interfaceThearticledescribesthedesigncourseoftheFlowmeterinchapter:chapter1describesthetheoryofmea