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智能超声波水表的原理

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1、智能超声波水表采用模块化设计,主要包含电源模块、MCU核心控制单元、按键模块、液晶显示模块以及流量测量模块。

整个系统通过电源模块的锂电池供电,流量测量模块将采集的数据传输至MCU单元进行处理,然后将处理过的数据通过液晶显示模块输出,用户可以通过按键模块进行操作,超声波水表的数据可以通过Modbus协议与上位机通信。

 

2、智能超声波水表的流量测量原理

按照测量原理超声波流量检测方法主要可以分为:传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、相关法、空间滤波法及噪声法等类型。

超声波水表的流量测量部分使用1对窄带超声换能器实现超声波的收发,即1个超声换能器发射超声波1个超声换能器接收超声波。超声波水表管道采用Z型管道,结构简化图以及流体流动方向如图2所示。

其中,超声波在两金属柱之间的传播距离为L,管道直径为D,超声波在管内流体中的声速为C,管道与传播方向的夹角为θ,假设管道内流体线流速为ν,上下游两超声波换能器分别轮流发送和接收超声波信号。

由相关公式计算可以得出,测量流量的关键是在于顺流时间与逆流时间的测量,我公司的智能超声波水表采用高精度计时芯片TDCGP22进行顺逆流时间的测量。优点是消除了与温度有关联的变量声速C,虽然存在一定的非线性,但可乘以一个系数k进行非线性修正,以减小非线性带来的影响。