超声波流量计主机与探头原理探讨  二十五

下面从数理统计上对单脉冲和多脉冲方法进行分析比较，说明多脉冲的优越性。如图3－4 所示，设脉冲周期为T，电路延迟时间为ε，计数器引起的时间误差为ζ，随机噪声引起的误差为ω（满足正态分布）；理想情况下一个脉冲由发射到接收的时间为t 真；而实际中单脉冲由发射到接收的时间为t,多脉冲由发射到接收的时间为t，对于多脉冲每个脉冲到达的时刻为t i ，则每个脉冲由发射到接收的时间为i t（i＝1，2，3，……，n），上式表示脉冲串中每个脉冲激励换能器发射超声波到接收的时间，那么对于脉冲串送给单片机做数据处理的传播时间可用这n 个脉冲的传播时间的平均值表示：而对于任意一个单脉冲：t= t 真＋ε＋ζ＋ω，t 与t相比，只是误差项不同，多脉冲误差为n 项求和取平均值，从数理统计的理论可知，测量值t要明显优越于t，所以多脉冲法相对其他方法有其优越性，能减小误差从而保证传播时间的精度。

3.3 超声波流量计系统硬件框图

根据时差法测量的基本原理和时差信号小的特点，本课题研究的时差法超声波流量计主要由两部分组成：时差信号采集部分和信号处理及人机接口部分。

时差信号采集部分以从单片机89C51 为核心，根据主单片机发来的命令进行相应的操作，主要负责进行超声波的发射和接收以及传播时间的测量，它由超声波发射电路、接收放大电路、顺/逆流切换电路、电压比较电路、计数控制电路等组成；

信号处理及人机接口部分则以单片机89C52 为核心，主要负责对整个系统的控制、流量的计算还有人机接口服务，包括键盘、LCD 显示、数据存储等。

超声波流量计