GP21系列應(yīng)用之一

超聲波水表以其高準(zhǔn)確度、低始動(dòng)流量、壓損小、量程比寬等特點(diǎn)迅速在供水行業(yè)中得到廣泛使用，隨著超聲測(cè)流技術(shù)的不斷進(jìn)步，超聲波水表的技術(shù)也在不斷發(fā)展。尤其在2013年超聲波水表國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定完成后，各個(gè)公司更是掀起了超聲波水表研發(fā)熱潮。超聲波水表研發(fā)入門容易，但是一個(gè)公司從研發(fā)到量產(chǎn)高質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的超聲波水表需要較長(zhǎng)的研發(fā)周期。

1、世強(qiáng)超聲波水表方案框圖

EFM32G840F64+GP22超聲波水表方案功耗低，外圍元器件少，友好的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境等優(yōu)勢(shì)使該方案逐漸成為國(guó)內(nèi)超聲波水表研發(fā)的主流方案。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有十幾家水表公司采用這個(gè)方案。結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖1。

圖1 超聲波水表結(jié)構(gòu)框圖

2、超聲波水表流量校準(zhǔn)方法

以校準(zhǔn)一個(gè)流量點(diǎn)為例進(jìn)行介紹。

首先實(shí)驗(yàn)獲得批量生產(chǎn)樣表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

以20口徑超聲波水表為例，校準(zhǔn)2500升/小時(shí)流量點(diǎn)，每10秒鐘約走水6.94升。

實(shí)驗(yàn)獲得在約2500升/小時(shí)流速時(shí)，飛行時(shí)間差為2微秒，這樣，在這次批量生產(chǎn)的表中預(yù)設(shè)一組數(shù)據(jù)：2微秒，6.94升。然后開(kāi)始生產(chǎn)校準(zhǔn)，約2500升/小時(shí)的流速，校準(zhǔn)用水大約65升左右，耗時(shí)約94秒。校準(zhǔn)過(guò)程中，EFM32G840F64每10秒鐘累計(jì)流量增加6.94升，直到校準(zhǔn)完成，不足10秒按百分比累計(jì)流量。在校準(zhǔn)過(guò)程中，EFM32G840F64也一直在計(jì)算飛行時(shí)間差的平均值。

校準(zhǔn)過(guò)程結(jié)束后，EFM32G840F64首先記下平均飛行時(shí)間差，這個(gè)時(shí)間差就是這塊表在約2500升/小時(shí)流速時(shí)的平均飛行時(shí)間差（實(shí)際的水流速度可能不是2500升/小時(shí)，因?yàn)楹茈y精確的調(diào)到這個(gè)流速，再者流速一直在抖動(dòng)，但是飛行時(shí)間差和流速是局部線性的，允許有偏差）。EFM32G840F64再通過(guò)串口從上位機(jī)得到實(shí)際累計(jì)了多少流量，實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)流量除以EFM32G840F64校準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)累計(jì)的流量，這個(gè)比例系數(shù)乘以6.94，就是這塊表在約2500升/小時(shí)的流速時(shí)每10秒實(shí)際應(yīng)該累計(jì)的流量。

至此，得到了約2500升/小時(shí)流速時(shí)的一組實(shí)際數(shù)據(jù)：實(shí)際飛行時(shí)間差，實(shí)際每10秒累計(jì)流量。再一次測(cè)試這個(gè)流速下的數(shù)據(jù)時(shí)，以這組數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，超聲波水表精度就已經(jīng)很高了。

3、結(jié)論

世強(qiáng)技術(shù)中心超聲波水表研發(fā)團(tuán)隊(duì)在充分利用EFM32G840F64和GP22芯片性能優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)近5年的實(shí)驗(yàn)，成功開(kāi)發(fā)出低功耗超聲波滴水表。

應(yīng)用這種校準(zhǔn)方法，客戶在量產(chǎn)的過(guò)程中，超聲波水表校準(zhǔn)完成后，再進(jìn)行復(fù)測(cè)，合格率高達(dá)98%以上。

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