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低功耗超声明渠流量计的研制

时间:2012-10-13 13:35  来源:淮安市明泰仪表有限公司  点击:
对于明渠超声波流量计的测量精度的超声波明渠流量测量的,电池供电的,双,和低功耗设计水平的表面变化。 ,由于明渠超声波流量计低功耗的核心,设计了一种基于MSP430 MCU,实验,精度高,流量计,超声波传感器的两个,低流量自然自由表面流管式全非排放的废水日常生活的consumption.Open通道的功耗在明渠流量的仪表测量,测量和生产范围广泛的应用[1]。日期和精确的测量污水,废水的排放量,是节约能源的重要组成部分。测量精度的影响[2-5],媒体明渠流污水传统的接触式传感器灰尘和腐蚀的直接接触导致长期使用。为了提高测量的可靠性,以避免传感器的介质的腐蚀测量,超声波流量计,特别适合使用的非接触式测量,用于测量污水流量,水平的变化电平测量影响精度。污水排放口,在实验室测量的超声波流量计上游长的距离,如果你不在一般的工厂环境,更多的,缺少实验装置校准supply.The外部电源(参见图4)中国研究所的直管段的水流量是坏的,安装电磁流量计为0.2,在此的纸张withto calibration.In超声波流量计,设计一种低功耗双通道流量计的方法,作为一个标准表实验。实验结果,准确率显着优于指标超声波明渠流量计污水处理行业标准的国家环保。电流40mA,电流消耗为10μA,电池供电的实际行为。

1.1 巴歇尔槽的结构

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图1 巴歇尔槽结构图    

    巴歇尔槽的具体结构如图1所示[1,6],为矩形横断面短喉道槽,由喉道上游均匀收缩段、喉道段和喉道下游均匀扩散段组成。

    由于实验条件的限制和实际需要,选用喉道为0.051m的巴歇尔槽进行研究。

    1.2  流量测量原理

    巴歇尔槽流量的理论计算公式为[1]:

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    式中,

    Cv是流速系数;

    Ce是取决于摩擦和涡流的系数;

    b是喉部宽度;

    h是巴歇尔水槽上游侧的测量液位。

    实际应用时准巴歇尔槽的流量测量经验公式为[1]:

    流量计信息网内容图片   (2)

    对于一定喉部宽度的槽,b为常量,令

    流量计信息网内容图片   (3)

    流量计信息网内容图片   (4)

    则有

    流量计信息网内容图片   (5)

    由式(3)知,流量qv只与液位高度h有关。因此,只需采用超声波传感器测量出巴歇尔槽的液位高度,通过单片机就可以计算出通过槽内的流量。

    2  系统设计

    整体电路结构包括两个超声波传感器、信号处理模块、单片机、液晶显示模块、电源模块以及通信模块(如图2所示)。

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图2 明渠超声波流量计整体设计框图

    微处理机采用选择了TI公司的MSP430F413单片机作为核心[8],通过16位AD7705芯片采集2路超声波传感器信号,得到液位h1,h2,因此槽的液位高度为

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    由式(5)计算出流量,同时计算累积流量。

    液晶显示模块采用液晶双列显示屏幕,同时显示瞬时流量和累积流量。

    总线通讯接口采用CAN总线通讯接口(如图3所示),与远程管理计算机的数据传输,实现对瞬时流量、累积流量、液位及仪表工作状态等参数的监控。    

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图3 明渠超声波流量计CAN总线接口电路

    电源模块采用双电源驱动。当外接电源时,系统由外接电源供电。当外接电源断开时,仪表内置电池自动开始给供电。

    3 实验研究

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图4 实验装置示意图

    实验校准装置在中国计量学院水流量实验室进行(如图4所示),在超声波明渠流量计的直管段上游较长距离处,安装一个0.2级的电磁流量计,作为实验的标准表,用来对超声波明渠流量计进行校准。

    实验数据如表1所示,实际流量表示标准表的流量显示值,显示流量为明渠流量计显示的流量值,从表1中可以看出瞬时流量最大误差在2%以内。

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