超声波流量计主机与探头原理探讨  五十五

②误差合成

由于系统的各项误差是不相关的，我们在计算系统的总误差时，采用了对各项误差平方和求平方根的方法,即：

 2  2  2  0.012 1.52 12  1.8%  d E E E

所以，本课题设计的超声波流量计的总误差将小于2％。

6.2 实验研究

由于实验条件和时间的限制，我们无法对时差法超声波流量计进行最终功能的验证。由前面的分析，我们知道时差法超声波流量计的测量精度与超声波传播时间的准确测量密切相关，所以，在完成主体硬件软件设计后，我们对从单片机部分的时间测量部分进行了试验性验证。

6.2.1 实验方法

根据时差法超声波流量计的测量原理可以得出，在静止的水中，超声波的顺、逆流传播时间应该是相等的，即应该存在ts =tn ,也就是t＝0，因而，我们可以通过测量超声波的传播时间s t 和n t ，观察它们的差别程度，进而看出本设计在超声波传播时间上的测量精度。

我们将超声波换能器正对置于桌子上，这时候超声波传播时间的测量方法和实际应用中对流体流量的测量方法基本相同，只是单片机处理的程序稍有不同，即单片机不需要对流量进行计算，而是直接把测定的传播时间显示出来。

6.2.2 实验结果

为便于分析测量结果，我们改变换能器T1、T 2 之间距离L，分别测量了距离为20cm、25cm、30cm、50cm、80cm、100cm 时s t 和n t 的测量值，每个距离记录五组数据，具体如下（ s t 、n t 、t 单位均为μs；温度为30℃）：表6-1 测量数据Table 6-1 Data of experimentL=20cms t 825 827 827 827 827n t 825 825 827 829 827t 0 2 0 2 0最大相对误差e ＝0.2％L=25cms t 945 947 947 947 947n t 947 947 947 947 947t 2 0 0 0 0最大相对误差e ＝0.2％L=30cms t 1063 1067 1065 1067 1063n t 1065 1067 1065 1067 1064t 2 0 0 0 1最大相对误差e ＝0.19％L=50cms t 1585 1587 1585 1587 1587n t 1586 1586 1587 1587 1585t 1 1 2 0 2最大相对误差e ＝0.13％L=80cms t 2445 2445 2443 2445 2446n t 2445 2446 2445 2445 2447t 0 1 2 0 1最大相对误差e ＝0.08％L=100cm

s t 3019 3017 3017 3019 3019n t 3019 3017 3017 3017 3017t 0 0 0 2 2最大相对误差e ＝0.07％

超声波流量计