超声波流量计系统的探讨  一

 

摘要

本文以TMS320F28335 处理器为核心，设计一种用于管道流量测量的超声波流量计。系统硬件由核心板，超声波发射和接收电路，切换电路，超声换能器，基于ADS805 的高速信号采集电路，人机交互以及电源等模块构成。采用时差法进行管道流量测量，时差测量采用SCOT 加权的广义互相关时延估计算法。本论文设计的超声波流量计具有测量速度快、准确性好、成本低等优点。

1 引言

超声波流量计是近几年逐渐得到重视的一种流量测量仪表。它通过测量超声波穿过待测流体的时间实现对流体流速和流量的测量，具有非接触测量、无压力损失、应用范围广，适用性强，便于安装维护等优点。广泛地适用于各种流体介质和工况条件，包括高温、高压、非导电、强腐蚀性、易爆和放射性等特殊介质流量的测量。然而，目前较为著名的超声波流量计生产商几乎都分布于欧、美、日等发达国家，由这些国家进口流量计大都价格昂贵，动辄数万元。大大限制了超声波流量计的应用。

该超声波流量计采用时差法进行设计。时延估计（Time delay estimation，TDE）是超声波流量测量中的关键技术。该设计采用基于SCOT 加权的广义互相关时延估计算法获得时差，该方法能够获得明显、突出的相关峰，能够有效避免幅值变化过大引起的周期误判现象，从而保证超声波流量计的测量精度。

系统硬件设计以TMS320F28335（以下简称F28335）为核心，由电源电路、超声波发射和接收电路，切换电路，超声换能器，基于ADS805 的高速信号采集电路以及人机交互等模块构成。系统软件设计主要由系统初始化模块、超声波脉冲发射和接收模块、广义互相关时延估计算法模块等组成。该系统具有测量速度快、准确性好、成本低等优点，便于在各种实际工矿场所中推广应用。

超声波流量计