基于MSP430的小口径低功耗超声波流量计设计.pdf

《基于MSP430的小口径低功耗超声波流量计设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2013拄仪表技术与传感器2013第11期InstrumentTechniqueandSensorNo．11基于MSP430的小口径低功耗超声波流量计设计李忠虎，沈侃(内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头014010)摘要：超声波流量计是目前应用较广泛的一种流量计量设备，它以非接触方式进行流量计量，具有良好的应用前景。文中设计了一种基于超低功耗16位单片机MSP430微控制器的时差式超声波流量计，采用具有温度测量功能的高精度时间测量芯片TDC—GP2，同时还可以测出流体温度，自动补偿由于温度变化带来的误差，LCD液晶动态显示瞬时流量和总流量等参

2、数。关键词：超声波流量计；MSP430；TDC—GP2测量芯片；时差法中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1002—1841(2013)11—0019一o3DesignofLow-powerHighPrecisionUltrasonicFlowmeterBasedonMSP430LIZhong—hu，SHENKan(SchoolofInformationEngineering，InnerMongoHaUniversityofScienceandTechnology，Baotou014010，China)Abstract：Theultra

3、sonicflowmeteristhewiderapplicationofaflowmeteringequipment．Asanon—contactmeasurementtech—nique，ithasagoodprospectofapplicationinindustrialproductionanddailylife．Akindoftransit—timeultrasonicflowmeterisde—signedbyadoptingthe16一bitMSP430MCUandthehighprecisionintervalmeasuremen

4、tchipTDC—GP2．TDC—GP2hasthefunctionoftemperaturemeasurement，SOitcanautomaticallycompensatefortheerrorcasedbytemperaturechangesinthemeasure—mentprocedure．TheflowrateandtotalfluxcanbeshownontheLCDdevice．Keywords：ultrasonicflowmeter；MSP430；TDC—GP2；transit—time0引言在石油、化工、水电等部门，对液态流

5、体流量的检测已成为生产中不可缺少的组成部分。随着测量技术的发展和测量对象的复杂多样化，传统的接触式流量计已不能满足生产应用的要求。超声波流量测量是一种利用超声波信号在流体中传播时所载流体的流速信息来测量流体流量的新的测量技术。超声波流量计以非接触式进行流量计量，测量准确度几乎不受介图1超声波流量测量原理图质压力、密度、黏度等参数影响，得到了广泛的应用⋯。文中以分户供暖热量计量中小口径管道的流量测量为背当下游换能器为发射状态，上游换能器为接收状态时，测景，设计了一种超声波流量计，可实现高精度、低功耗的流量测得逆流传播时间为量，并集显示和数据存储于一

6、体。-CVCOSO+(、2)一1时差法超声波流量计测量原理式中：c为被测流体静止时的超声波传播速度；为被测流体的超声波在流动的媒质中传播，根据超声波传播速度的变流速；8为超声波在换能器中的传播时间和电路延时的总和。化，可以求出媒质的流速。时差法测量是在被测流体内，由超在同一流速下，顺逆流传播时间差为声波发射器和接收器分时地在顺流方向和逆流方向发射超声A一。=2VDlCOSO波脉冲，测量其传播的时间差△．图1为超声波流量计测量原sin【C一广COS而(3)J理示意图，测量管段外径为D：，内径为D，上游换能器和下游由于超声波传播速度远大于流体速度，故

7、可以认为，c2一换能器以z法安装于测量管段上，安装角度为0，上、下游换能2VCOS0~"C，故式(3)可进一步简化为器之间的路径长为L当上游换能器为发射状态，下游换能器为接收状态时，测At：(4)c。tanO得顺流传播时间为由式(4)可得出，流速与顺逆流时间差呈线性关系，据此可矗+s(1)计算出流速为=△￡(5)基金项目：内蒙古科技大学产学研合作培育基金(PY—201ll4)收稿日期：2012—11—26收修改稿日期：2013—06—13管道截面上的流速分布不是线性分布，为了简化计算，一20InstrumentTechniqueandSensor

8、Nov．2013般把两者的比值K=v／v称为流量修正系数。面平均流速为石：Af(【60)由此可得瞬时体积流量为簪=~c2Dltan0(7