一种新型超声波流量传感器.pdf

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1、2012年仪表技术与传感器2Ol2第7期InstrumentTechniqueandSensorNo．7一种新型超声波流量传感器李艳(陕西科技大学电信学院，陕西西安710021)摘要：介绍了以AT89C52单片机为核心，以CIM049串并联组合及超声波发射换能器TCT40—10F1构成超声波发射电路，以CX2OIO6A红外集成电路为核心构成超声波接收电路，采用c语言编程的超声波测流量系统。系统由电源、超声波发射装置、超声波接收装置、键盘输入、流量显示、报警装置、通信设备等组成。采用了速差法测流量的原理，从而消除了温度对

2、测量结果的影响。同时采用一发一收双传感器的测量方案，降低了传感器盲区对测量精度的影响，提高了超声波测量的精度和可靠性。关键词：单片机；超声波流量传感器；速差法中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2012)07—0012—04DesignofNewUltrasonicFlowSensorLIYan(Shaan~UniversityofScience&Technology，Xi’an710021，China)Abstract：Thispaperintroducedanewultrasonicf

3、lowsensor，whichtookAT89C52mierocontrollerasthecore，CIM049andultrasonictransmittingtransducer，TCT40—10F1，constitutedthetransmittercircuit，andtookCX20106Aastheultrasonicreceivercircuit，usedClanguageastheprogramminglanguages．Thesystemconsistedofpowersupply，ultrason

4、icemissiondevices，ultrason—icsensors，keyboard，flowdisplay，alarmdevices，communicationsequipmentandothercomponents．Speeddifferencemethodwasusedtomeasuretheflow，SOitearleliminatetheeffectoftemperatureonmeasurements．Itusedonesending下on●er1eceivingmeasure—mentprogram

5、，reducedtheeffectofblindspotonmeasuringaccuracyandincreasedaccuracyreliability．Keywords：single—computer；ultrasonictransmittingtransducer；speeddifferencemethod0引言目前的工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题，这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难，存在造价提高、能损加大、安装不便等缺点。～一由于超声波流量计可管外安装、非接触测流

6、，不会改变流体的t。＼流动状态，不会带来管道堵塞和能量损耗等问题，因而在工业』啦拽吉垃鲒璺垦R、_流量的测量中获得了广泛的应用。根据工作原理的不同，超声波流量计分为：传播时间法、多普勒效应法、波束偏移法、相关法、噪声法，用得最多的是传播时间法和多普勒效应法⋯。多图1超声波流量传感器结构示意图谱勒效应法只能用于测量含有适量能反射超声波信号的颗粒式中：为2个换能器之间的距离；e为超声波在静止的流体中或气泡的流体，如工厂排放液、未处理的污水、杂质含量稳定的的流速；,13为被测流体的平均流速；0为2个超声波换能器连线工厂过程液

7、等。目前生产最多、应用范围最广泛的是传播时间与管道所夹的锐角。法，即时差式超声波流量计。两种方向传播的时间差为：时差法超声波流量计是通过测量超声波信号在顺流和逆At=2一tl=2LvcosO／(c一cos0)(3)流传播时间之差来最终求得流量的j，其原理图如图1所示。由于c，v2cos0可忽略，故有在管道两侧斜向安装2个超声波换能器(上游超声波换能At=t2一tl=2LvcosO／c(4)器A，下游超声波换能器B)，使其轴线重合在一条斜线上，如图即1所示。当从A到B顺流发射超声波时，声波基本上顺流传口=c2At／(2L

8、eosO)(5)播，速度快时间短，其传播时间为：当流体中声速c为常数时，流体的流速与△f成正比，测tl=(c+VCOS0)(1)出时间差即可求出流速，进而得到流量。值得注意的是，一般当从B到A逆流发射超声波时，逆流传播、速度慢、时间长，即液体中声速往往是在1500m／s左右，而流体流速只有每S几t2=L／(c—vcos0)(2)m