基于蓝牙低功耗技术的无线超声流量计设计.pdf

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1、基于蓝牙低功耗技术的无线超声流量计设计惠延波。等DesignoftheWirelessUltrasonicFlowmeterBasedonBluetoothLowPowerConsumptionTechnology喜廷渡李采起互筋牛群碑(河南工业大学电气工程学院，河南郑州450001)摘要：针对复杂工矿环境和高度自动化生产环境对无线流量计的需求，对超声波测流量的原理及实现方法和蓝牙低功耗技术进行了研究，设计了一种高精度的无线超声流量计。系统以r11的DSP芯片TSM320F28027为核心，采用高精度时间数字转换芯片TDC—GP22测量超声波传播的时差，采用11的CC25

2、40作为蓝牙通信芯片。针对流量测量过程会出现错误的时差数据，提出了一种基于拉依达准则的数据处理算法。实验结果表明该流量计具有高精度流量计量，远距离、低功耗无线传输及无线组网等功能。关键词：超声流量计时差法时间数字转换蓝牙低功耗DSP中图分类号：TH814文献标志码：ADOI：10．16086／j．cnki．issnl000—0380．201510011Abstract：Inaccordingwiththedemandsforwirelessflowmetersthatcallbeoperatedundercomplexindustrialandminingenvironm

3、ent，andhighlyautomatedproductionenvironment-theprincipleandimplementingmethodofultrasonicflowmeterandbluetoothlowpowerconsumptiontechnologyareresearched。andthehighlyaccuratewirelessultrasonicflowmeterisdesigned．ThesystemiscomposedoftheDSPchipTSM320F28927fromTIasthecore。andusinghighprecisi

4、ontimetodigitalconversionchipTDC—GP22formeasuringtimedifferenceofpropagationtimeofultrasonicwave。andCC2540fromTI踮thebluetoothcommunicationchip．ToagainsttheelTorsoftimedifferencedataappearinflowmeasurementprocess，thedataprocessingalgorithmbasedonPautacriterionisproposed．Theresultofexperime

5、ntsindicatesthatthisflowmeterpossessesfunctionsofhigMyaccurateflowmeasurement-longdistanceandlowpowerconsumptionwirelesstransmissionandwirelessnetworking，etc．Keywords：UltrasonicflowmeterTimedifferencemethodTimetodigitalconversionBluetoothLowpowerconsumptionDSP0引言流量计量在工业生产、石油输送、城市供水等领域有着重要

6、作用，流量计量的精度对生产效率的提高以及节能起着至关重要的作用。超声波流量计凭借非接触、无腐蚀、精度高等特点得到广泛的应用。随着工业4．0及智慧城市的提出，智慧节点也成为仪器仪表发展的趋势。传统的流量计一般配备RS一232、RS一485接口，无法融入智能控制网络，具有无线传输能力的流量计已经成为一种迫切的需求。本文设计了一种基于时间精确测量技术和低功耗蓝牙技术的无线超声波流量计。该流量计在应用高精度时间数字转换芯片的基础上增加了数据处理算法，可以有效地提高流量计量精度。流量计增加蓝牙通信模块可以减少数据统计工作量‘1o，避免危险环境造成的人身伤害’21；还可以作国家“十二

7、五”科技支撑计划基金资助项目(鳊号：2012BAFl2813)。修改稿收到日期：2015—06—08。第一作者惠延波(1964一)，男，1997年毕业于西安交通大学机械制造专业。获博士学位，教授；主要从事制造业信息化和粮油食品检洲方面的研究。为无线网络的节点，方便流量监控和管理。1超声波流量计测量原理超声波流量计原理有时差法、多普勒法、波束偏移法等，其中时差法在超声波流量计中的应用最为广泛。时差法超声波流量计是利用液体流动对超声波传输的影响来计算流量的∞1。超声波流量计测量原理如图1所示。图1超声波流量计示意图Fig．1Sch