基于温差发电的改进W型反射式超声波热量表设计

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1、2016୍8ᄅ15ರ现代电子技术Aug.201639ज16௹ModernElectronicsTechniqueVol.39No.16163doi：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2016.16.043ࠎႿ໑ҵ׈ڿࣉW྘ّഝൔӑലѯಣਈіഡ࠹11121李世光，吴娆，高正中，桑志峰，王文文（1.山东科技大学电气与自动化工程学院，山东青岛266590；2.青岛盘古电气有限公司，山东青岛266200）摘要：随着超声波热量表在市场上应用的增多，对超声波热量表的运行稳定性以及测量精度的要求也越来越高。从节约能源的角度出发，设计选取高精度时间转换芯片TDC⁃GP22，配合

2、具有超低功耗特点的MSP430系列单片机作为MCU，同时采用超声波换能器和Pt1000温度传感器形成流量温度测量系统，并采用改进W型反射式基表结构提高流量测量精度。为了延长超声波热量表的使用周期，设计基于TEG1⁃241系列温差芯片的发电装置，并实现剩余电量为锂离子电池充电。考虑到环境中电磁干扰对测温精度影响较大，采用均值滤波的方法减小因干扰带来的误差。最后在A类环境下对多组热量表进行测试，实验结果表明，该热量表准确度高，静态工作电流低，性能稳定，具有广阔的应用前景。关键词：超声波热量表；TDC⁃GP22；改进W型反射式结构；温差发电中图分类号：TN⁃61；TH701文献标识码：

3、A文章编号：1004⁃373X（2016）16⁃0163⁃04DesignofimprovedW⁃typereflectiveultrasonicheatmeterbasedonthermoelectricpowergenerationLIShiguang1，WURao1，GAOZhengzhong1，SANGZhifeng2，WANGWenwen1（1.CollegeofElectricalEngineeringandAutomation，ShandongUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266590，China；2.Qingdao

4、PanguElectricalCo.，Ltd.，Qingdao266200，China）Abstract：Withtheapplicationincreaseoftheultrasonicheatmetersinthemarket，therequirementsforhigherrunningstabilityandmeasuringaccuracyoftheultrasonicheatmeterarepresented.Proceedingfromtheenergysaving，thehigh⁃preci⁃siontimeconversionchipTDC⁃GP22matchi

5、ngwiththeultra⁃lowpowerconsumptionMSP430serialmicrocontrollerisselectedastheMCU，theultrasonictransducerandPt1000temperaturesensorareadoptedtoformtheflowandtemperaturemeasure⁃mentsystem，andtheimprovedW⁃typereflectivebasicmeterstructureisusedtoimprovethemeasuringaccuracyofflow.Inor⁃dertoprolong

6、theusecycleoftheultrasonicheatmeter，apowergeneratingsetbasedonTEG1⁃241seriestemperaturedifferencechipwasdesigned，bywhichthelithium⁃ionbatterycanbechargedupwithitsremainingcapacitance.Inconsiderationthattheelectromagericinterferenceinsurroundingenvironmentcanaffectonthetemperaturemeasurementac

7、curacygreatly，themeanfilteringmethodisadoptedtoreducetheerrorcausedbyinterference.ThemultigroupultrasonicheatmetersweretestedinAclassenvironment.Theresultsshowthattheheatmeterhasthecharacteristicsofhighaccuracy，lowstaticworkingcurrent，goodsta