超聲波流量計主機與探頭原理探討  二十三

3.2.2 測時原理

由第二章2.4 節的分析，時差法超聲波流量計的精度與所檢測到的傳播時間的準確度有關，采用可靠的傳播時間測量方法是確保時差法超聲波流量測量的關

鍵問題。

由式（3-9）可以看出，k 越小，v 對時間參量要求的精度就越大，也就是說管徑越小就越難以測量。根據課題的要求以及計算的方便我們所測管徑的最小值為d=0.05m；假設此時超聲波在靜止的水中的速度為1450m/s；發射角θ為45°。也就是說超聲波順逆流發射的傳播時間差t僅為95ns 左右，如果要求系統測量精度為1％，則測量分辨率至少應達到1ns，那么就需要采用1000MHz 的時鐘脈沖計數來計時，并且相應的要提高各種門電路開關速度，在現今電子技術發展情況下，這樣高的頻率時鐘電路和計數電路都難以實現，可見極力去精確測量單個納秒級的時差是不現實的，為了解決這個難題，我們采用多脈沖法作為本課題的測時方法。

多脈沖測量方法是進入九十年代以來，國外生產廠家首先采用的一種測時方法，美國康創公司推出的UNIFLOW 流量計以及最近我國深圳晨光科技實業有限公司在引進德國技術的基礎上設計的ZCL-15 系列時差法流量計均采用了多脈沖法，但多脈沖僅僅作為一個術語出現在產品介紹，或在產品說明書中一帶而過。我們通過對以往人們常用的超聲波測時方法的分析，結合微處理器的特點，對超聲波時差流量測量的多脈沖測量方法進行了較深入的研究。多脈沖測量方法不僅能有效的濾除干擾信號獲得可靠的超聲波傳播時間，而且能在流量測量過程中結合多脈沖測量方法的特點，利用概率論和數理統計等相關理論對測量時差做出了合理估計，從而確保了流量測量的精度。

超聲波流量計