【摘 要】
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目前,国内主要生产的还是大流量的气体超声波流量计,由于技术问题,小流量研究较为缓慢。针对超声波流量计测量精度低、稳定性差的问题,运用PID控制算法与硬件电路相结合的方
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目前,国内主要生产的还是大流量的气体超声波流量计,由于技术问题,小流量研究较为缓慢。针对超声波流量计测量精度低、稳定性差的问题,运用PID控制算法与硬件电路相结合的方式确保计时芯片TDC-GP22稳定工作,同时采用时间差值处理算法降低系统固有的噪声,设计了小流量气体超声波流量计,最小可测量0.016m~3/h的流量。本文主要研究了以下几个方面:1、在硬件上,采用STM32F407单片机作为核心控制器,TDC-GP22作为计时芯片;同时,针对超声波换能器设计了激发电路和匹配电路,超声波信号的放大滤波等电路;在PCB设计中,将模电和数电分开布局,减少了电路板带来的噪声,增强了电路板的抗干扰能力。2、在软件上,设计了STM32F407主测量程序、PID控制算法模块、时间值测量程序、时间差值处理模块以及流量计算等。其中,时间差值处理模块采用滑动平均滤波算法和算术平均滤波算法相结合的方式,可有效提高系统的测量精度。3、初步研制出样机,在实验室中进行系统的软硬件测试,运用音速喷嘴标准装置进行走气实验,通过大量的实验测试和分析实验数据对样机进行修正。
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