智能超低功耗超声热量表的研究与开发

《智能超低功耗超声热量表的研究与开发》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、山东大学硕士学位论文摘要目前国内市场上的热量表产品，其流量测量部件多采用叶轮结构，这种结构对水质要求较高，叶轮材质及结构受温度影响大，并且对于户用小流量流体测量精度不高。针对这些缺点，研制了以超声波流量测量为原理的低功耗超声式热量表。从世界范围内看，低功耗超声热量表也是供热系统未来发展需求。本文首先对超声波热量表的研究背景和意义以及国内外研究现状等进行了综述性介绍，并对目前热量表亟待解决的难题和主要研究内容作了介绍。其次，在深入探讨现代超声检测技术的基础上，本文采用了固定短管式z式超声探头配置方式，插入型管道安装。提出了超声多次连续低压脉冲激发，

2、磁环滤波技术极大地降低了超声处理功耗，为系统整体低功耗设计有着巨大贡献。同时突破以往的回波处理技术，设计了全新的不对称RC构成的双T选频滤波网络放大器作为自动增益放大器，保证了在回波信号不失真的情况下有效地滤除干扰信号，放大微弱回波信号。对于回波工作点的确定，提出了基于多脉冲测量法的计数一搜索算法，保证了回波准确无误的判断，大大提高了时差计量精度，进而提高了流量检测精度。对于超声波的时差法，设计出独特的充放电电路间接测量方案，解决了小管径、低流速情况下计数器计时精度问题。文中也对超声流量测量误差做了理论上的分析。第三，本文提出了类∑一△算法，结合

3、单片机自带的内部比较器实现了高精度模数转换。这种方法具有电路结构简洁、成本低、温度测量实时性好、稳定性好、精度高等优点。第四，通过对现有的热量算法分析，考虑到比热容c和载热流体密度p都是与温度和压力相关的函数，本文在改进的算法中将这两个参量作为温度的变量考虑，采用查表法计算，该算法比较简单，避免了对温度和密度进行复杂的数学校正。并且，对于实测温度，采用线性插值法，通过与其距离最近的点计算相应的焓值，从而得出该时刻消耗的热量，保证测量精度。第五，详细阐述了系统控制器设计过程，选用低功耗单片机MSP430F448开发超声热量表的电子控制单元，完成硬件

4、电路和软件设计，实现了超声热量表的高度智能化和超低功耗。最后，对实验数据作了记录并进行了分析，基本满足设计要求。本超声热量山东大学硕士学位论文。————————————————————————————————_————————————————————————————————————一表经过实际检测，待机电流小于1．5uA，活动电流不超过30uA，基本实现低功耗，可以保证3．6V锂电池供电8年的目标。按热量表检定规程c儿28．2000进行检测，各项指标均达到2级精度要求。关键字：超声波，双T选频网络，多脉冲测量法，类∑一△算法，低功耗。山东大学硕士

5、学位论文AbstractTherearevariousheatmeterproductsinhomemarkettoday．Mostofthemuseimpellerflowsensorasflowmeasurementunit，whichneedgoodwatersupplyqualitythematerialandstructureofimpellercanbeinfluencedbytemperaturetoagreatextent，andultrasonicflowmeasurementaccuracyislowforadomesticl

6、owflowvelocityapplication．Consideringtheseshortcomings，alowpowerconsumptionultrasonicheatmeterbasedonultrasonicflowmeasurementfunctionisdesigned．Lookingatthetendencyofinternationalheatmeterdevelopment，thedemandforultrasonicheatmeterisincreasingrapidly．Atfirst，thebackgroundofs

7、tudy，meaningandthecurrentstudysituationbothathomeandabroadetc．onultrasonicheatmeterareintroduced．Andthedifficultproblemsurgentlytobesolvedandmainresearchcontentshavethesurveyintroducestotheheatmeteratpresent．Secondly，onthebasisofprobingintomodemultrasonicdetectiontechniquetho

8、roughly，anewinserttypeultrasonictransducerisdesigned，ultrasonictrans