超聲波流量計主機與探頭原理探討  五十五

②誤差合成

由于系統的各項誤差是不相關的，我們在計算系統的總誤差時，采用了對各項誤差平方和求平方根的方法,即：

 2  2  2  0.012 1.52 12  1.8%  d E E E

所以，本課題設計的超聲波流量計的總誤差將小于2％。

6.2 實驗研究

由于實驗條件和時間的限制，我們無法對時差法超聲波流量計進行最終功能的驗證。由前面的分析，我們知道時差法超聲波流量計的測量精度與超聲波傳播時間的準確測量密切相關，所以，在完成主體硬件軟件設計后，我們對從單片機部分的時間測量部分進行了試驗性驗證。

6.2.1 實驗方法

根據時差法超聲波流量計的測量原理可以得出，在靜止的水中，超聲波的順、逆流傳播時間應該是相等的，即應該存在ts =tn ,也就是t＝0，因而，我們可以通過測量超聲波的傳播時間s t 和n t ，觀察它們的差別程度，進而看出本設計在超聲波傳播時間上的測量精度。

我們將超聲波換能器正對置于桌子上，這時候超聲波傳播時間的測量方法和實際應用中對流體流量的測量方法基本相同，只是單片機處理的程序稍有不同，即單片機不需要對流量進行計算，而是直接把測定的傳播時間顯示出來。

6.2.2 實驗結果

為便于分析測量結果，我們改變換能器T1、T 2 之間距離L，分別測量了距離為20cm、25cm、30cm、50cm、80cm、100cm 時s t 和n t 的測量值，每個距離記錄五組數據，具體如下（ s t 、n t 、t 單位均為μs；溫度為30℃）：表6-1 測量數據Table 6-1 Data of experimentL=20cms t 825 827 827 827 827n t 825 825 827 829 827t 0 2 0 2 0最大相對誤差e ＝0.2％L=25cms t 945 947 947 947 947n t 947 947 947 947 947t 2 0 0 0 0最大相對誤差e ＝0.2％L=30cms t 1063 1067 1065 1067 1063n t 1065 1067 1065 1067 1064t 2 0 0 0 1最大相對誤差e ＝0.19％L=50cms t 1585 1587 1585 1587 1587n t 1586 1586 1587 1587 1585t 1 1 2 0 2最大相對誤差e ＝0.13％L=80cms t 2445 2445 2443 2445 2446n t 2445 2446 2445 2445 2447t 0 1 2 0 1最大相對誤差e ＝0.08％L=100cm

s t 3019 3017 3017 3019 3019n t 3019 3017 3017 3017 3017t 0 0 0 2 2最大相對誤差e ＝0.07％

超聲波流量計