超聲波流量計主機與探頭原理探討  二十五

下面從數理統計上對單脈沖和多脈沖方法進行分析比較，說明多脈沖的優越性。如圖3－4 所示，設脈沖周期為T，電路延遲時間為ε，計數器引起的時間誤差為ζ，隨機噪聲引起的誤差為ω（滿足正態分布）；理想情況下一個脈沖由發射到接收的時間為t 真；而實際中單脈沖由發射到接收的時間為t,多脈沖由發射到接收的時間為t，對于多脈沖每個脈沖到達的時刻為t i ，則每個脈沖由發射到接收的時間為i t（i＝1，2，3，……，n），上式表示脈沖串中每個脈沖激勵換能器發射超聲波到接收的時間，那么對于脈沖串送給單片機做數據處理的傳播時間可用這n 個脈沖的傳播時間的平均值表示：而對于任意一個單脈沖：t= t 真＋ε＋ζ＋ω，t 與t相比，只是誤差項不同，多脈沖誤差為n 項求和取平均值，從數理統計的理論可知，測量值t要明顯優越于t，所以多脈沖法相對其他方法有其優越性，能減小誤差從而保證傳播時間的精度。

3.3 超聲波流量計系統硬件框圖

根據時差法測量的基本原理和時差信號小的特點，本課題研究的時差法超聲波流量計主要由兩部分組成：時差信號采集部分和信號處理及人機接口部分。

時差信號采集部分以從單片機89C51 為核心，根據主單片機發來的命令進行相應的操作，主要負責進行超聲波的發射和接收以及傳播時間的測量，它由超聲波發射電路、接收放大電路、順/逆流切換電路、電壓比較電路、計數控制電路等組成；

信號處理及人機接口部分則以單片機89C52 為核心，主要負責對整個系統的控制、流量的計算還有人機接口服務，包括鍵盤、LCD 顯示、數據存儲等。

超聲波流量計