阅读说明：本技术 基于max35103和max31865测量系统的双通道液体超声波流量计测量方法 (Double-channel liquid ultrasonic flowmeter measuring method based on MAX35103 and MAX31865 measuring systems ) 是由 李建炜 刘贵平 王彦宁 胡晓辉 王娜 林福平 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了基于MAX35103和MAX31865测量系统的双通道液体超声波流量计测量方法,包括双路配对的换能器1A和换能器1B、换能器2A和换能器2B、前置滤波器、双独立测量单元MAX35103、模拟开关、发射驱动、接收处理、PT100温度传感器、MAX31865、压力传感器采集、单片机MCU、通讯接口、数据存储芯片、隔离电源及电源滤波器、按键、液晶,本方法利用了超声波测量的时差法原理,能够实现流量的精确计量。利用MAX35103精确计时功能,实现高精度超声波测量计时；利用MAX31865的高精度测温功能,对测量的流量数据进行实时温度补偿,提高了整个系统的流量计量精度。(The invention discloses a double-channel liquid ultrasonic flowmeter measuring method based on MAX35103 and MAX31865 measuring systems, which comprises a double-channel paired transducer 1A and transducer 1B, a transducer 2A and transducer 2B, a pre-filter, a double-independent measuring unit MAX35103, an analog switch, an emission drive, a receiving process, a PT100 temperature sensor, MAX31865, pressure sensor acquisition, a single chip microcomputer MCU, a communication interface, a data storage chip, an isolation power supply, a power supply filter, a key and liquid crystal. The MAX35103 precise timing function is utilized to realize high-precision ultrasonic measurement timing; by utilizing the MAX31865 high-precision temperature measurement function, real-time temperature compensation is carried out on the measured flow data, and the flow measurement precision of the whole system is improved.)

基于MAX35103和MAX31865测量系统的双通道液体超声波流量 计测量方法

技术领域

本发明涉及测量液体流速、质量的计量器具领域，具体来说为基于 MAX35103和MAX31865测量系统的双通道液体超声波流量计测量方法。

背景技术

液体超声波流量计是用于测量液体流速、质量的计量器具，可以广泛应用于液体工业监测及贸易结算等环节中的过程控制计量和贸易结算计量。

目前市场上使用的超声波流量计，普遍采用单声道超声波换能器，精度较低，无法准确的测量管道内流场分布，尤其在低流速下，计量精度无法满足贸易结算的需要。

发明内容

本发明提供一种基于MAX35103和MAX31865测量系统的双通道液体超声波流量计测量方法，以解决上述背景技术提出的精度较低，无法准确的测量管道内流场分布，尤其在低流速下，计量精度无法满足贸易结算的需要的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种一种技术方案：基于MAX35103和 MAX31865测量系统的双通道液体超声波流量计测量方法，包括双路配对的换能器1A和换能器1B、换能器2A和换能器2B、前置滤波器、双独立测量单元 MAX35103、模拟开关、发射驱动、接收处理、PT100温度传感器、MAX31865、压力传感器采集、单片机MCU、通讯接口、数据存储芯片、隔离电源及电源滤波器、按键、液晶，基于上述结构的针对测量系统的双通道液体超声波流量计测量方法为：其由以下步骤完成：

步骤(1)：MCU处理器发出测量指令；

步骤(2)：MAX35103控制双向模拟开关，切换到对应通道；

步骤(3)：MAX35103芯片发射脉冲，经发射驱动、模拟开关、滤波器，信号加载到发射换能器上；

步骤(4)：超声波的回波信号取自接收换能器，经滤波器、模拟开关、接收处理电路，送入MAX35103的接收端；

步骤(5)：MAX35103测量收发时差，结果将传递给单片机MCU处理；

步骤(6)：MCU将数据进行数字化滤波后，综合当前温度等因素数据，计算出测量值。

优选地，所述MCU通过数字隔离器与MAX31865进行数字通讯，完成温度测量。

优选地，可根据介质中超声波传播特性，根据测得的实时温度数据，获取超声波当前的实际速度，作为校准当前流量的计算参数。

优选地，MCU处理能够采集压力传感器数据并计算出管道压力值，修正当前流量值，异常报警，并存储到数据存储芯片中。

优选地，温度测量数据采集超声波流量测量数据，异常报警，并存储到存储芯片。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：发明通过MCU处理能够采集压力传感器数据并计算出管道压力值，修正当前流量值，异常报警，并可存储到数据存储芯片中；MCU通过数字隔离器与MAX31865进行数字通讯，完成温度测量；温度测量数据可以修正超声波流量测量数据，异常报警，并可存储到存储芯片；隔离器是为尽量减少工业环境漏电流、感应电流的影响，降低 50Hz工频引起的测量误差；采用双声道换能器测量管道内介质的瞬时流量，可以有效降低管道内流体分布不均而造成的测量误差，提高流量测量的精度，MAX35103计时精度高，测量准确，且双通道双MAX35103测量方案，能很大程度的提高流量测量准确度。

附图说明

图1为本发明软件执行流程图；

图2为本发明流量计原理图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创造特征、达成目的与功效易于明白与理解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1，基于MAX35103和MAX31865测量系统的双通道液体超声波流量计测量方法，包括双路配对的换能器1A和换能器1B、换能器2A和换能器2B、前置滤波器、双独立测量单元MAX35103、模拟开关、发射驱动、接收处理、 PT100温度传感器、MAX31865、压力传感器采集、单片机MCU、通讯接口、数据存储芯片、隔离电源及电源滤波器、按键、液晶，基于上述结构的针对测量系统的双通道液体超声波流量计测量方法为：其由以下步骤制成：

步骤(1)：MCU处理器发出测量指令；

步骤(2)：MAX35103控制双向模拟开关，切换到对应通道；

步骤(3)：MAX35103芯片发射脉冲，经发射驱动、模拟开关、滤波器，信号加载到发射换能器上；

步骤(4)：超声波的回波信号取自接收换能器，经滤波器、模拟开关、接收处理电路，送入MAX35103的接收端；

步骤(5)：MAX35103测量收发时差，结果将传递给单片机MCU处理；

步骤(6)：MCU将数据进行数字化滤波后，综合当前温度等因素数据，计算出测量值。

进一步地，可根据介质中超声波传播特性，根据测得的实时温度数据，获取超声波当前的实际速度，作为校准当前流量的计算参数。例如水中，根据不同温度水中声速(米/秒)表，计算出当前的声速，校准声速。

流速计算：

时差计算公式如下；

适用于Vm<<c，通常流体速度 满足该条件。

其中Vm为液体流速；

c为超声波在液体中的传播速度；

L是超声波传播距离；

θ是管道内流体流动方向与声道夹角；

Δt顺流和逆流的时间差。

瞬时流量计算：

公式如下；

D－管道内直径；

Vm－瞬时流速；

t-1秒内单次测量时间，

m-1秒的测量次数

Q－体积流量。

实施例2，基于MAX35103和MAX31865测量系统的双通道液体超声波流量计测量方法，包括双路配对的换能器1A和换能器1B、换能器2A和换能器2B、前置滤波器、双独立测量单元MAX35103、模拟开关、发射驱动、接收处理、 PT100温度传感器、MAX31865、压力传感器采集、单片机MCU、通讯接口、数据存储芯片、隔离电源及电源滤波器、按键、液晶。

进一步地，其由以下步骤制成：

步骤(1)：MCU处理器发出测量指令；

步骤(2)：MAX35103控制双向模拟开关，切换到对应通道；

步骤(3)：MAX35103芯片发射脉冲，经发射驱动、模拟开关、滤波器，信号加载到发射换能器上；

步骤(4)：超声波的回波信号取自接收换能器，经滤波器、模拟开关、接收处理电路，送入MAX35103的接收端；

步骤(5)：MAX35103测量收发时差，结果将传递给单片机MCU处理；

步骤(6)：MCU将数据进行数字化滤波后，综合当前温度等因素数据，计算出测量值。

进一步地，隔离器是为尽量减少工业环境漏电流、感应电流的影响，降低50Hz工频引起的测量误差。

进一步地，可根据介质中超声波传播特性，根据测得的实时温度数据，获取超声波当前的实际速度，作为校准当前流量的计算参数。

进一步地，在当前流量值出现偏差异常时，MCU处理能够采集压力传感器数据并计算出管道压力值时，并且修正其当前的流量值，如果存在异常则会进行报警，同时会将记录存储到数据存储芯片中，以待工作人员查看。

实施例3：基于MAX35103和MAX31865测量系统的双通道液体超声波流量计测量方法，包括双路配对的换能器1A和换能器1B、换能器2A和换能器2B、前置滤波器、双独立测量单元MAX35103、模拟开关、发射驱动、接收处理、 PT100温度传感器、MAX31865、压力传感器采集、单片机MCU、通讯接口、数据存储芯片、隔离电源及电源滤波器、按键、液晶。

进一步地，其由以下步骤制成：

步骤(1)：MCU处理器发出测量指令；

步骤(2)：MAX35103控制双向模拟开关，切换到对应通道；

步骤(3)：MAX35103芯片发射脉冲，经发射驱动、模拟开关、滤波器，信号加载到发射换能器上；

步骤(4)：超声波的回波信号取自接收换能器，经滤波器、模拟开关、接收处理电路，送入MAX35103的接收端；

步骤(5)：MAX35103测量收发时差，结果将传递给单片机MCU处理；

步骤(6)：MCU将数据进行数字化滤波后，综合当前温度等因素数据，计算出测量值。

进一步地，前置滤波器主要功能是滤除交流感应信号(包括50Hz及相关电机产生的各项谐波)、开关电源等高频噪声。

进一步地，可根据介质中超声波传播特性，根据测得的实时温度数据，获取超声波当前的实际速度，作为校准当前流量的计算参数。

进一步地，当测量数据出现异常时，温度测量数据可以修正超声波流量的测量数据，并且进行报警，同时可以存储到存储芯片，以待工作人员查看。

以上实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。