CN105444827A - 一种采用双边测量超声波传输时间的测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用双边测量超声波传输时间的测量方法，涉及测量超声波传输时间技术，用于气体或液体超声波流量计中运用时差法测量流体流量。本发明方法通过采用由GP21时间数字转换芯片、4MHz高频晶振和32768Hz钟表晶振构成的时间测量电路1，GP21时间数字转换芯片、4MHz高频晶振构成的时间测量电路2组成的双边测量电路对超声波传输时间测量大大提高了传输时间测量的精度和测量稳定性，且有助于小流量的测量和零流量检测，本发明测量方法测量超声波传输时间的精度优于0.5级。
Description
技术领域
一种采用双边测量超声波传输时间的测量方法，涉及测量超声波传输时间技术，用于气体或液体超声波流量计中运用时差法测量流体流量。
背景技术
现有的采用时差法测量技术的液体或气体超声波流量计为单边检测方法，通过其单边测量电路经信号发射电路、信号接收电路、自动增益控制电路、过零比较检测电路、时间测量电路、运算与控制电路。运算与控制电路按照一定的时序触发超声波信号发射与接收，超声波信号由发射电路发出，由信号接收电路接收实现。超声波接收信号经过自动增益控制电路调整，再经过过零比较检测电路整形输出脉冲信号。时间测量电路和超声波发射触发信号同步被启动，检测超声波接收信号经过整形后的脉冲信号的上升沿或下降沿的到达时间，即为超声波的传输时间。按同样的方法测得顺流和逆流的时间后，最后由运算与控制电路按照时差法的计算公式计算出流速与流量。对于上述的测量方法有个关键点影响测量精度，就是当被测介质流量变化或压力变化时，接收到的超声波信号幅度也会变化，即使采用了自动增益控制和可变检测电压过零比较检测技术，通过过零比较检测输出的脉冲信号会产生相移，这样采用现有单边检测方法测量到的接收时间就有误差了，影响测量效果，测量的精度和稳定性，尤其对于小流量测量时影响比较明显。
发明内容
本发明目的是为解决现有单边检测方法由于单边测量电路接收超声波信号幅度变化产生的测时误差，提供一种电路结构简单，且有效提高测量精度和稳定性的双边测量超声波传输时间的测量方法。
本发明测量方法通过采用由GP21时间数字转换芯片、4MHz高频晶振和32768Hz钟表晶振构成的时间测量电路1，GP21时间数字转换芯片、4MHz高频晶振构成的时间测量电路2组成的双边测量电路实现对超声波传输时间的精确测量，超声波接收电路接收到超声波信号后，经过自动增益控制电路放大，再经过过零比较检测电路整形输出脉冲信号，时间测量电路1检测脉冲信号的上升沿或下降沿的到达时间，时间测量电路2检测脉冲信号的下降沿或上升沿的到达时间，经MCU流量控制与计算电路精确计算超声波传输时间。其中时间测量电路1中的FIRE引脚和START引脚连接，并和时间测量电路2的START引脚连接；时间测量电路1的STOP引脚和时间测量电路2的STOP引脚连接；32768Hz钟表晶振接在时间测量电路1的CLK32IN和CLK32OUT引脚上；时间测量电路1的FIRE_IN引脚和时间测量电路2的CLK32IN引脚连接；两片4MHz高频晶振分别接在时间测量电路1和时间测量电路2的XIN和XOUT引脚上。
时间测量电路1配置START引脚输入信号由FIRE引脚输出信号触发，FIRE_IN配置为32768Hz钟表晶振信号输出；时间测量电路2配置START引脚输入信号由时间测量电路1的FIRE引脚输出信号触发。
由于接收超声波信号幅度引起的脉冲信号的上下沿的变化是对称的，即一个边沿增加多少，另一个边沿就相应减少多少，因此时间测量电路1配置为测量脉冲信号的上升沿，时间测量电路2配置为测量脉冲信号的下升沿，或者时间测量电路1配置为测量脉冲信号的下升沿，时间测量电路2配置为测量脉冲信号的上升沿。
为减小温度对时间测量的影响，采用电路外部带温补的32768Hz低频矩形时钟输入到时间测量电路1中的CLK32IN引脚，替换32768Hz钟表晶振。
本发明测量方法，由于采用由时间测量电路1和时间测量电路2组成的双边测量电路测量超声波传输时间，大大提高了传输时间测量的精度和测量稳定性，且有助于小流量的测量和零流量检测，本发明测量方法测量超声波传输时间的精度优于0.5级。
附图说明
图1为本发明测量方法工作原理示意图，
图2为本发明测量方法采用的双边测量电路示意图。
具体实施方式
图2所示，时间测量电路1的FIRE引脚和START引脚连接，并和时间测量电路2的START引脚连接；时间测量电路1的STOP引脚和时间测量电路2的STOP引脚连接；32768Hz钟表晶振接在时间测量电路1的CLK32IN和CLK32OUT引脚上；时间测量电路1的FIRE_IN引脚和时间测量电路2的CLK32IN引脚连接；两片4MHz高频晶振分别接在时间测量电路1和时间测量电路2的XIN和XOUT引脚上。
配置时间测量电路1的START引脚输入信号由FIRE引脚输出信号触发，FIRE_IN配置为32768Hz钟表晶振信号输出；配置时间测量电路2的START引脚输入信号由时间测量电路1的FIRE引脚输出信号触发。
配置时间测量电路1为测量脉冲信号的上升沿，配置时间测量电路2为测量脉冲信号的下升沿或者配置时间测量电路1为测量脉冲信号的下升沿，配置时间测量电路2为测量脉冲信号的上升沿。
图1所示，本发明测量方法进行超声波时间测量时，超声波接收电路接收到超声波信号后，经过自动增益控制电路放大，再经过过零比较检测电路整形输出脉冲信号，时间测量电路1检测脉冲信号的上升沿或下降沿的到达时间，时间测量电路2检测脉冲信号的下降沿或上升沿的到达时间，由于接收超声波信号幅度引起的脉冲信号的上下沿的变化是对称的，即一个边沿增加多少，另一个边沿就减少多少，反之亦然。这样，测到上升沿时间和下降沿时间后，把这两个时间加起来再除以2就可得到一个稳定的值，最后经MCU流量控制与计算电路计算超声波传输时间。
测得顺流和逆流的时间后，即可通过时差法精确计算出介质流速和流量。
以上所述仅为本发明测量方法对采用时差法测量技术的液体或气体超声波流量计中测量超声波传输时间的测量方法的实施例，但并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种采用双边测量超声波传输时间的测量方法，其特征在于：超声波接收电路接收到超声波信号后，经过自动增益控制电路放大，再经过过零比较检测电路整形输出脉冲信号，时间测量电路1检测脉冲信号的上升沿或下降沿的到达时间，时间测量电路2检测脉冲信号的下降沿或上升沿的到达时间，最后经MCU流量控制与计算电路计算超声波传输时间；其中时间测量电路1由GP21时间数字转换芯片、4MHz高频晶振和32768Hz钟表晶振构成，时间测量电路2由GP21时间数字转换芯片、4MHz高频晶振构成，时间测量电路1中的FIRE引脚和START引脚连接，并和时间测量电路2的START引脚连接；时间测量电路1的STOP引脚和时间测量电路2的STOP引脚连接；32768Hz钟表晶振接在时间测量电路1的CLK32IN和CLK32OUT引脚上；时间测量电路1的FIRE_IN引脚和时间测量电路2的CLK32IN引脚连接；两片4MHz高频晶振分别接在时间测量电路1、时间测量电路2的XIN和XOUT引脚上。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：时间测量电路1配置START引脚输入信号由FIRE引脚输出信号触发，FIRE_IN配置为32768Hz钟表晶振信号输出；时间测量电路2配置START引脚输入信号由时间测量电路1的FIRE引脚输出信号触发。
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：时间测量电路1配置为测量脉冲信号的上升沿，时间测量电路2配置为测量脉冲信号的下升沿或者时间测量电路1配置为测量脉冲信号的下升沿，时间测量电路2配置为测量脉冲信号的上升沿。
4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：采用带温补的32768Hz低频矩形时钟输入到时间测量电路1的CLK32IN引脚，替换32768Hz钟表晶振，以减小温度对时间测量的影响。
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| CN201410439828.7A CN105444827A (zh) | 2014-08-31 | 2014-08-31 | 一种采用双边测量超声波传输时间的测量方法 |
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|---|---|
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| JPS58120119A (ja) * | 1982-01-13 | 1983-07-16 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 超音波流量計 |
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-
2014
- 2014-08-31 CN CN201410439828.7A patent/CN105444827A/zh active Pending
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160330 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |