低功耗超聲波氣體流量計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、超聲波流量計(jì)因其測量范圍寬、無壓力損失、不與被測介質(zhì)接觸和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在天然氣計(jì)量領(lǐng)域占有越來越大的份額。在國內(nèi)，天然氣貿(mào)易領(lǐng)域的計(jì)量基本上都是使用國外品牌。因此發(fā)展本土高精度、高穩(wěn)定度的氣體流量計(jì)品牌至關(guān)重要。本文基于時(shí)差法原理，對(duì)高精度、低功耗超聲波氣體流量計(jì)關(guān)鍵技術(shù)做了深入探討，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，論文介紹了時(shí)差法超聲波流量計(jì)量原理；基于誤差傳播理論，對(duì)引起流量檢測誤差的因素做了詳細(xì)分析；給出了天然氣介質(zhì)中聲速

2、的求解方法及利用聲速對(duì)儀表進(jìn)行自檢和校驗(yàn)；最后對(duì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案和工作流程進(jìn)行了概述。
　　其次，本文著重分析了影響超聲波傳播時(shí)間差測量精度的因素。主要包括換能器引起的時(shí)間延遲、回波信號(hào)的接收、回波信號(hào)第一波的確定及時(shí)間測量的分辨率。為此本文提出基于回波相應(yīng)的精確飛行時(shí)間測量方法，能夠有效消除換能器性能不對(duì)稱帶來的延遲；設(shè)計(jì)了一種基于AD8606的回波接收電路，能夠從微弱且摻雜各種干擾噪聲的原始信號(hào)中獲得超聲波回波信號(hào)；提出了一種

3、結(jié)合多閾值和自動(dòng)增益的信號(hào)調(diào)節(jié)方法，有效的解決了回波信號(hào)在不同條件下幅值變化而導(dǎo)致的漏檢、錯(cuò)檢問題；通過選用具有ps級(jí)測量精度的芯片提升時(shí)間測量的精度。
　　然后，論文對(duì)采集到的時(shí)間差數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性做了詳細(xì)的分析，分別采用了Savitzky-Golay濾波法，函數(shù)加權(quán)窗濾波法和卡爾曼濾波法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理。最后通過對(duì)比擇優(yōu)選擇了卡爾曼濾波法，并在誤差協(xié)方差加權(quán)卡爾曼濾波法基礎(chǔ)上通過應(yīng)用切換函數(shù)來提高濾波實(shí)時(shí)性。同時(shí)在此基礎(chǔ)上提出