超声波流量计关于时差法的探讨 十二

在实际应用中，特别是在小管径测量环境下，所检测的时差往往要求精确到纳秒量级甚至亚纳秒量级，因此高精度的测时方法是决定时差法超声波流量计精度的关键因素。

本文在分析了传统测时方法误差的基础上，设计了一种新的高精度测量超声波信号在流体内传播时间的方法。这种新的测时方法利用传统锁相环路测时原理，并结合边沿检测技术，保证了超声波信号传播时间测量值为整数个计时脉冲，避免了传统脉冲式测时方法造成的计时脉冲相位误差；同时利用逻辑编程实现对超声波信号多次、循环传播的时间测量，避免了锁相环路测量单个传播声程可能的偶然误差，减小了边沿检测误差。实验表明，应用该方法提高了测时分辨率，使超声波信号传播时间的测时精度达到纳秒及亚纳秒量级，满足了超声波流量计中小管径测量的要求。

3．1．1传统测时方法的误差分析

在流量检测等仪器仪表中有多种测时方法，最常见是用脉冲计数法测时，测时的分辨率直接决定了此种方法的测量精度。通常情况下，为了提高测时分辨率，只能不断提高计时脉冲的频率。如果要求测时精度达到纳秒及亚纳秒量级，则相应的计时脉冲的频率必须达到GHz量级以上，非常难以实现。可见不可能无限地提高计时脉冲的频率，况且提高计时脉冲的频率就等于增加计数器的位数，从而加大硬件成本的开销。

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