智能超聲波水表的組成結構及測量原理
發(fā)布時間：2020-04-22 09:01:42
1、智能超聲波水表的組成結構
智能超聲波水表采用模塊化設計，主要包含電源模塊、MCU核心控制單元、按鍵模塊、液晶顯示模塊以及流量測量模塊，其超聲波水表的組成框圖如圖1所示。
整個系統(tǒng)通過電源模塊的鋰電池供電， 流量測量模塊將采集的數(shù)據(jù)傳輸至MCU單元進行處理， 然后將處理過的數(shù)據(jù)通過液晶顯示模塊輸出，用戶可以通過按鍵模塊進行操作，超聲波水表的數(shù)據(jù)可以通過Modbus協(xié)議與上位機通信。
2、智能超聲波水表的流量測量原理
按照測量原理超聲波流量檢測方法主要可以分為：傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、相關法、空間濾波法及噪聲法等類型。
超聲波水表的流量測量部分使用1對窄帶超聲換能器實現(xiàn)超聲波的收發(fā)，即1個超聲換能器發(fā)射超聲波1個超聲換能器接收超聲波。超聲波水表管道采用Z型管道，結構簡化圖以及流體流動方向如圖2所示。
其中，超聲波在兩金屬柱之間的傳播距離為L，管道直徑為D，超聲波在管內(nèi)流體中的聲速為C，管道與傳播方向的夾角為θ，假設管道內(nèi)流體線流速為ν，上下游兩超聲波換能器分別輪流發(fā)送和接收超聲波信號。
由相關公式計算可以得出，測量流量的關鍵是在于順流時間與逆流時間的測量，我公司的智能超聲波水表采用高精度計時芯片TDC－GP22進行順逆流時間的測量。優(yōu)點是消除了與溫度有關聯(lián)的變量聲速C，雖然存在一定的非線性，但可乘以一個系數(shù)k進行非線性修正，以減小非線性帶來的影響。
