超聲波流量計技術亮點 三

3 提高時間分辨力的幾種方法

3.1 提高時基法

提高處理器計時脈沖的頻率是提高分辨力的可選方法之一，例如提高整個系統的晶振頻率。處理器晶振頻率的高低直接影響著計時器的計時分辨力。這種方法簡單實用，但是受到器件最高工作頻率的限制，分辨力的提高是有一定限度的。過去工業儀表通常選用8位單片機作處理器，其工作頻率較低，一般在12MHz以下，對超聲波分辨力的提高有限。近年來，16位乃至32位單片機的出現，極大的提高了器件最高工作頻率，選用高速處理器可以提高儀表的分辨力。超聲波流量計，特別是水超聲流量計對時間分辨力有很高的要求，一般都要求能夠分辨到ns級，也就要求處理器時基在1000MHz以上。像這樣的處理器很少見，價格昂貴，電路設計復雜。所以很難單純依靠提高時基信號頻率的方法來徹底解決儀表的分辨力問題。

3.2 游標法

游標法測時原理與游標卡尺測距原理類似。兩個計數器分別以頻率f1和頻率f2進行計數，頻率f1為時間的粗測（相當于游標卡尺的主尺），頻率f2為時間的細測（相當于游標卡尺的游標）。頻率f1和頻率f2的差別要求要很小，n為游標計數器的位數。當計時開始時，主計數器對頻率f1進行計數，當計時停止時，游標計數器對頻率f2進行計數，同時由一個相位比較器對頻率f1和頻率f2進行比較，一旦兩個頻率信號的相位相同，立即停止計數，存下主計數器的數值n1和游標計數器的數值n2。

 3.3 專用時間芯片法

近年來，超聲波流量計廣泛采用集成電路時間芯片TDC-GP2進行測量計時。TDC-GP2是一種專用于超聲波流量計或超聲波熱量表的計時芯片，它可以提供雙通道或單通道典型分辨力50ps的時間測量，有很多超聲波流量計采用了此芯片進行時間測量。

超聲波流量計