基于TDC-GP22的超声波气体流量计设计.pdf

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1、现代科学仪器第4期20l5年8月·54·ModemScientificInstrumentsNO．4Aug．2015基于TDC-GP22的超声波气体流量计设计孙河山’杨鸣金定飞。(’宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波315211；宁波市鹏盛科技发展有限公司浙江宁波j15038)摘要通过误差理论分析了超声波传播时间测量对超声波气体流量计计量精度的影响，设计了一种基于TDC—GP22的时差法超声波气体流量计。系统以EFM；32低功耗单片机作为MOO，选用高精度专用时间间隔测量芯片TDC—GP22，有效解决了时差法超声波流量计中高精度时差测量问题。分别设

2、计了一种温度、压力采集电路为气体做温、压补偿，有效提高了整个测量的精度。本文详细介绍了TDC—GP22的第一波检测功能和超声波气体流量计系统硬件电路。实验表明，系统流量测量的最大误差在1．5％以内。关键词气体流量计；TDC-GP22；时差法中图分类号TH814文献标识码ADesignofUltrasonicGasFlowmeterBasedonTDC-GP22SunHe—shah，YangMing，JinDing-fei(1FacultyofInformationScienceandTechnology,NingboUniversity,Ningb

3、o315211，China；2NingboPENGSHENGTechnologyAndDevelopmentCO，ltd，Ningbo315038，China)AbstractByusingthetheoryoferrormeasurement，theinfuenceoftime—interval，temperatureandpressuretotheaccuracyofgasflowmeterwasanalysedandagasflowmeterusingTDC-GP22chipwasdesigned．TheEFM32，alowpower-com

4、sumptionMCU，wasappliedthecoreofthesystem，thehigh-precisiontimeintervalmeasurementchipTDC—GP22wasused，whichsolvedtheproblemofhigh—precisiontimeintervalmeasurementinthisultrasonicgasflowmeter．Ahardwarecircuitofpressuremeasurementandtemperaturemeasurementwasseparatelydesignedtoim

5、provetheaccuracyofthesystem．ThefunctionofTDC’Sfirstwave—detectionandthesystem’Shardwarecircuitofultrasonicgasflowmeterisinterpreted．Itisprovedbyexperimentthatthemaximummeasurementerorofthesystemislessthan1．5％．KeywordsGasflowmeter；TDC—GP22；Transittime随着城市煤气、天然气管道项目的增加，以及工1时差法测量

6、原理与时间间隔误差分析业燃气的商品化项目有关政策的不断完善，气体流1．1时差法测量原理量测量技术越来越得到人们的重视。超声波气体流时差法超声波流量测量方法是通过测量超声波量测量以其无压损、对管路特征基本无干扰、量程范在流体介质中顺流、逆流方向的传播时间间隔来求围宽、无可动部件、易于数字化管理等优点越来越多出沿声道流体介质的平均流速。的应用在计量领域⋯。超声波传播时差，气体介质的温度和压力是影响超声波气体流量计精度的主要三’个被测量。对于超声波传播时差，笔者在此采用德⋯国ACAM公司基于延迟线内插法的TDC-GP22芯片测量，并分别设计了一种温度和压

7、力采集电路对一_▲7⋯⋯一⋯管道内气体进行温度和压力补偿，提高了整个系统的测量精度。图1时差法超声波测速原理收稿日期：2015—03-20作者简介：孙河山，(1990一)，男，硕士研究生，主要从事低功耗超声波气体流量计设计通讯作者：杨鸣，(1963一)，男，研究员，主要从事高分辨率全自动显微镜方面的研究第4期20l5年8月孙河山等：基于TDC—GP22的超声波气体流量计设计．55．如图1所示，在管道两侧安装两个收发一体的(，，⋯，)，其中，，⋯，为直接测量物理超声波换能器A，B。通过测量超声波在顺、逆流的量，且各测量物理量之间不相关，则间接测量物理

8、量时间来求出流体介质的速度V，超声波顺流传播时的相对误差为：间从A至B为=(6)=C+VCOS0式中为xl，x2，⋯，xn