超聲波流量計關于時差法的探討 十二

在實際應用中，特別是在小管徑測量環境下，所檢測的時差往往要求精確到納秒量級甚至亞納秒量級，因此高精度的測時方法是決定時差法超聲波流量計精度的關鍵因素。

本文在分析了傳統測時方法誤差的基礎上，設計了一種新的高精度測量超聲波信號在流體內傳播時間的方法。這種新的測時方法利用傳統鎖相環路測時原理，并結合邊沿檢測技術，保證了超聲波信號傳播時間測量值為整數個計時脈沖，避免了傳統脈沖式測時方法造成的計時脈沖相位誤差；同時利用邏輯編程實現對超聲波信號多次、循環傳播的時間測量，避免了鎖相環路測量單個傳播聲程可能的偶然誤差，減小了邊沿檢測誤差。實驗表明，應用該方法提高了測時分辨率，使超聲波信號傳播時間的測時精度達到納秒及亞納秒量級，滿足了超聲波流量計中小管徑測量的要求。

3．1．1傳統測時方法的誤差分析

在流量檢測等儀器儀表中有多種測時方法，最常見是用脈沖計數法測時，測時的分辨率直接決定了此種方法的測量精度。通常情況下，為了提高測時分辨率，只能不斷提高計時脈沖的頻率。如果要求測時精度達到納秒及亞納秒量級，則相應的計時脈沖的頻率必須達到GHz量級以上，非常難以實現。可見不可能無限地提高計時脈沖的頻率，況且提高計時脈沖的頻率就等于增加計數器的位數，從而加大硬件成本的開銷。

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