超聲波流量計系統的探討  一

 

摘要

本文以TMS320F28335 處理器為核心，設計一種用于管道流量測量的超聲波流量計。系統硬件由核心板，超聲波發射和接收電路，切換電路，超聲換能器，基于ADS805 的高速信號采集電路，人機交互以及電源等模塊構成。采用時差法進行管道流量測量，時差測量采用SCOT 加權的廣義互相關時延估計算法。本論文設計的超聲波流量計具有測量速度快、準確性好、成本低等優點。

1 引言

超聲波流量計是近幾年逐漸得到重視的一種流量測量儀表。它通過測量超聲波穿過待測流體的時間實現對流體流速和流量的測量，具有非接觸測量、無壓力損失、應用范圍廣，適用性強，便于安裝維護等優點。廣泛地適用于各種流體介質和工況條件，包括高溫、高壓、非導電、強腐蝕性、易爆和放射性等特殊介質流量的測量。然而，目前較為著名的超聲波流量計生產商幾乎都分布于歐、美、日等發達國家，由這些國家進口流量計大都價格昂貴，動輒數萬元。大大限制了超聲波流量計的應用。

該超聲波流量計采用時差法進行設計。時延估計（Time delay estimation，TDE）是超聲波流量測量中的關鍵技術。該設計采用基于SCOT 加權的廣義互相關時延估計算法獲得時差，該方法能夠獲得明顯、突出的相關峰，能夠有效避免幅值變化過大引起的周期誤判現象，從而保證超聲波流量計的測量精度。

系統硬件設計以TMS320F28335（以下簡稱F28335）為核心，由電源電路、超聲波發射和接收電路，切換電路，超聲換能器，基于ADS805 的高速信號采集電路以及人機交互等模塊構成。系統軟件設計主要由系統初始化模塊、超聲波脈沖發射和接收模塊、廣義互相關時延估計算法模塊等組成。該系統具有測量速度快、準確性好、成本低等優點，便于在各種實際工礦場所中推廣應用。

超聲波流量計