超声波流量计10d5d

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超声波流量计系统的设计樊伟佳（陕西理工学院电信工程系电子信息工程专业,2012级1班，陕西汉中723004）指导教师：秦伟[摘要]超声波流量计是利用超声波在流体中的传播特性来测量流量的计量仪表，并且以其非接触式的测量、高精度等特点在工业生产、医药、水资源等领域有着广泛的应用。本设计利用时差法超声波流量计原理，针对超声波流量计测量精度容易受温度影响的问题，利用改进型算法避免温度对测量精度的影响。设计系统时选择了一些基本电路设计了以下电路：超声波发射电路，超声波接收电路，LED显示电路，主从单片机电路，电源电路以及存储电路等，成功实现了瞬时流量的测量与辅助功能的实现，总的来说，本次设计的超声波流量计具有精度高、测量范围大、安装方便、测试操作简单等特点。另外，本次设计的超声波流量计适用于管道和明渠流量测量,适合测量的流体：水或其它杂质较少的液体,管径或明渠宽度：0.3～20m,流速：0.1～12m/s。[关键词]超声波流量计；单片机；时差法；TheDesignofUltrasonicFlowMeterSystemFanWeijia(Grade04,Class1,Majorelectronicsandinationengineering，ElectronicsandinationengineeringDept.，ShaanxiUniversityofTechnology，Hanzhong723000，Shaanxi)Tutor:QinWei[Abstract]:Ultrasonicflowmeteristheuseofultrasonicwavepropagationcharacteristicsinthefluidtomeasuretheflowratemeasuringinstruments,anditsnon-contactmeasurement,highaccuracyandothercharacteristicsinindustrialproduction,medicine,waterandotherfieldshaveawiderangeofapplications.Thisdesignusestheprincipleoftransit-timeultrasonicflowmeter,ultrasonicflowmeterformeasurementaccuracyeasilyaffectedbytemperatureproblemsusingtheimprovedalgorithmtoavoidtheeffectoftemperatureonthemeasurementaccuracy.Designsystemselectedsomebasiccircuitdesignofthefollowingcircuits:ultrasonictransmittercircuitultrasonicreceivercircuit,LEDdisplaycircuit,master-slavemicrocontrollercircuit,powercircuitandamemorycircuit,successfullyrealizeditsmeasurementandaccessibilityofinstantaneousflow,Overall,thisdesignultrasonicflowmeterhashighaccuracy,widemeasuringrange,easyinstallation,simpletestoperation.Inaddition,thisultrasonicflowmeterdesignsuitableforpipesandopenchannelflowmeasurement,suitableformeasuringfluid:waterorotherimpurities,lessliquid,openchanneldiameterorwidth:0.3~20m,flowrate:0.1~12m/s.[Keywords]:Ultrasonicflowmeter;singlechipmicrocomputer;timedifference;目录11引言引言441.1选题的目的及研究意义.41.2国内外研究现状.51.3论文研究的主要内容.622设计方案及工作原理设计方案及工作原理772.1方案一82.1.1多普勒超声波流量计82.2方案二82.1.2传统时差法.92.1.3改进时差法的原理和优点.102.3方案确定.1033时差法超声波流量计的总体设计时差法超声波流量计的总体设计11113.1超声波换能器的结构及原理113.2超声波换能器安装方式简介113.3时差法超声波流量计测量原理及影响测量的主要因素.1244时差法超声波流量计的硬件电路设计时差法超声波流量计的硬件电路设计15154.1整体硬件系统设计框图.154.2超声波发射电路设计.154.3超声波接收电路设计.164.4超声波顺逆流发射和接收控制电路设计.184.5计数电路的设计.184.6LCD12864显示电路设计194.7参数输入电路设计204.8主从单片机之间的电路设计214.8.1单片机的选择.214.9电源电路224.10存储电路.2355系统软件设计系统软件设计25255.1主单片机软件设计.255.2从单片机程序设计.255.3主从单片机之间总体设计.265.4INT0中断服务子程序设计275.5键盘子程序275.5.1键盘扫描主程序流程图275.5.2按键预处理子程序流程图：285.5.3键值处理子程序流程图.295.6超声波换能器收发射电路控制子程序设计.3066系统误差分析系统误差分析32326.1数据结果326.2误差产生因素326.2.1管径.326.2.2声束进入流体介质的折射角.326.2.3传播延时.336.2.4流体的纯净度.336.2.5系统硬件的性能.3377系统软件的仿真和调试系统软件的仿真和调试3434致谢致谢3535参考文献参考文献3636附件一：电路图附件一：电路图3737附件二：主单片机程序附件二：主单片机程序38381引言1.1选题的目的及研究意义选题的目的及研究意义由于目前国内还有大部分的液体流量
(超声波流量计 10d 5d)

流速范围±32m/s
测量口径100-700mm
累积器7位正、负、净累积器
液体种类各种能够传导超声波的单一均匀的液体
安全性设置值的锁定，更改数据需解锁
显示2×10中文或2×20英文
通信接口RS-485,波特率75-57600,同时兼容富士超声波流量计，也应用户的要求兼容其它产品
传感器电缆标准为5m×2，也可加长为10m×2
电源AC90-240V，DC9-36v
数据记录内置数据记录仪
外壳材料铝合金
输出二线制4-20MA，HART协议，212环保协议(选）
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它适合测量密闭满管中的相对纯净的液体,也适合测量带一定颗粒或气泡的液体。广泛应用于供排水,空调暖通,建筑节能,石油化工,冶金,等领域。
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(超声波流量计 10d 5d)

6.键入▼/-进入23号窗口ENT,▲/+或▼/-选择探头类型后键入ENT键；
7.键入▼/-进入24号窗口ENT,▲/+或▼/-选择安装方式后键入ENT键；
8.键入▼/-进入25号窗口，按所显示的安装距离及上步所选择的安装方式安装好探头(见本章安装部分)；
9.键入MENU01进入01号窗口显示测量结果。
选择测量点
超声波流量计的安装在所有流量计的安装中是简单便捷的，只要选择一个合适的测量点，把测量点处的管道参数输入到流量计中，然后把探头固定在管道上即可。
为了保证测量精度，选择测量点时要求选择流体流场布均匀的部分，一般应遵循下列原则：
1.选择充满流体的材质均匀质密、易于超声波传输的管段，如垂直管段（流体向上流动）或水平管段。
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▲测量结果与流速分布，流体压力，温度、密度、粘度等物理参数无关。
▲在现场可根据用户实际需要在线修改量程。
▲高清晰度背光LCD显示，全中文菜单操作，使用方便，操作简单，易学易懂。
▲采用SMD器件和表面贴装（SMT电路可靠性高）。
▲采用16位嵌入式微处理器，运算速度快，精度高，可编程频率低频矩形波励磁，提高了流测量的稳定性，功耗低。
▲全数字量的处理，抗干扰能力强，测量可靠，精度高，流量测量范围可达150:1
▲超低EMI开关电源，使用电源电压变化范围大，抗EMC好
▲内部具有三个积算器可分别显示正向累计量及差值积算量，内部设有不掉电时钟，可记录16次掉电时间
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14.MODBUS协议、MBUS协议、FUJI扩展协议、简易水表协议等不同的软件通信协议供用户选用。推荐的协议是MODBUS-RTU或MODBUS-ASCII协议。
15.日累计可记录前64天，月累积前32个月（2年），并且增加了年月日记录内容。年月日累积数据都可以通过MODBUS协议读出。
16.16次上断电时间流量计记录。数据都可以通过MODBUS协议读出。
17.定时打印、数据输出功能，自动显示下次打印输出的时间，22项可编程定时打印内容。定时打印功能能够实现数据的自动定时输出或者是自动记录。
18.OCT1累计脉冲输出的脉冲宽度可以在6毫秒-1秒之间设定。出厂默认值是200毫秒。
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6、搬运工具时不可提拉电缆线，并注意轻拿轻放，防止震动和摔碰。不用时应放在通风干燥处。如发现受潮应及时进行干燥处理。不可与酸、碱等有害物质气体接触或存放在一起。
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