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超声波流量计的工作原理及系统组成(二)

编辑:上海巨贯工业自动化设备有限公司时间:2021-08-20

  1.2超声波流量计系统组成

  超声波流量计主要由超声波探头、主机电路和8089单片机系统组成。超声波探头是可逆换能器,发射探头可将电振动转化为机械振动形成超声波;相反,接收探头可以将从流体接收的超声波转换成电信号。主机电路是对接收到的超声波信号进行处理的电路,将接收到的信号与发射信号进行比较,然后得到多普勒差频信号,即多普勒频移f,在大多数工业领域,接收到的回波信号都很微弱。首先,因为安装在流体中的超声波探头彼此之间的距离不同(即直径大而薄,两相流中的固体含量或气泡数量不同),所以接收到的信号强度不同。通过主机信号调度电路的自动增益电路,可以稳定地测量超声波信号。

  流量计的微机系统采用英特尔MCS-96系列8098准16位单片机,性价比高,功能强,速度快,内部有4个10位A/D转换器。因此,流量计具有以下特点:

  ①CPU是高性能的准16位CPU,采用寄存器算术逻辑单元结构,累加器采用232字节数组结构,使用起来很灵敏。

  ②指令系统丰富,运算速度快,编程所需指令少,编程效率高,大大缩短了外观的开发周期。

  ③计算机系统选用4×4键盘,扩展一个8279芯片控制整个系统的参数输入,其中stop端接CPU的外部stop EXTINT端,响应速度快。

  ④内置“看门狗”电路,即16位看门狗,用于在系统运行过程中出现异常情况时自动复位系统,然后保存系统硬件。

  ⑤外部总线为8位,适用于8位总线的所有MCU接口芯片和电路。外部接口电路选用8255作为打印机接口和TPP微型点阵打印机,可以打印管道参数、流量、流量和日历时钟,也可以按时打印。系统时钟接口芯片MC146818作为整个系统的实时时钟,是摩托罗拉公司生产的多功能日历时钟芯片,内部有50字节的RAM,供用户在电气条件下保护参数,因此外部具有掉电保护功能。

  这些特点使流量计的微机硬件接口电路简单适用。主机发出的流量信号传输到8098单片机的A/D接口ACH4,经过单片机的采集、运算和数学滤波处理后得到流体流量。

  2.超声波流量计系统的软件规划

  单片机系统主要由8098单片机组成,扩展了EPROM2764、RAM6264、8279和8255,以及管理系统时钟的MC 146818芯片。

  主程序流程,仪器上电,复位或复位键复位后,主程序启动,对芯片8279和8255以及MC146818进行初步编程。

  超声波流量计还有很强的键盘管理功能,可以输入管径、壁厚、日历时钟,按时打印,现场设置二次外观的测量范围,用2×16双线液晶显示,可以显示流量、流量、累计流量。

  为了进一步提高数据采集的抗干扰性,系统软件选用了三重数字滤波——中值滤波法、滚动平滑滤波法和瞬时非恒定流差扫频滤波法。这样,有效地抑制了工业现场流的尖脉冲扰动和瞬态扰动的影响,提高了外观的测量可靠性和测量精度。软件列表被省略。

  3.结论

  超声波流量计为非接触式流量计,不穿透管道,装置快捷简单。此外,机器还配备了特殊的潜水传感器,可以防水和耐高温。流量计已广泛应用于冶金、电力、水利、煤炭、石油和化工等行业的污水、废水、泥浆和其他流体的测量,并可应用于几乎所有硬声学数据制成的封闭管道