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UTA6905在超聲波電子式水表中的應用
作者：
時(shí)間：2016-12-16
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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圖4:UTA6905流量采集方案
順流回波與逆流回波在兩次方向相反的收發(fā)過(guò)程中先后出現的，因此無(wú)法直接測量?jì)纱位夭ǖ南辔徊蠲}沖，UTA6905利用相差法原理是通過(guò)分別測量順逆流回波相對于同一個(gè)參考信號的相位差，間接推算出順逆流回波的相位差，最后得到的相位差和時(shí)間差實(shí)際上是一致的，UTA6905與目前主流的時(shí)差法芯片另一個(gè)重要區別在于它可以在一次順逆流測量流程中記錄多達31個(gè)回波的相位差并進(jìn)行自動(dòng)積分運算，起到了提高精度的作用，而其他的時(shí)差法芯片例如GP22等在一次順逆游測量中最多記錄3個(gè)脈沖的傳播時(shí)間，實(shí)際測試也證實(shí)了UTA6905測量的精度和穩定性都有明顯的提高。
UTA6905要求選定振幅穩定的回波進(jìn)行相差測量，測量前首先根據第一波檢測功能確定第一波的到達時(shí)間，實(shí)測值約為59μs，根據示波器觀(guān)察，所選換能器在第14個(gè)回波的振幅達到穩定值，因此將第一波的回波時(shí)間加上13.5μs，作為回波的延時(shí)屏蔽，之后再進(jìn)行相差的測量，UTA6905第一波檢測和相位差測量的流程分別如圖5和圖6所示。
圖5:第一波檢測流程圖
圖6:相位差測量及時(shí)差計算流程圖
圖7:溫度測量流程圖
UTA6905進(jìn)行溫度測量的流程如圖7所示，外部MCU在配置好寄存器之后發(fā)送start_temp命令，中斷信號有效后從結果寄存器讀數即可，如果溫度傳感器發(fā)生了開(kāi)路或短路故障，UTA6905狀態(tài)寄存器的相應標志會(huì )生效，軟件可以根據狀態(tài)值發(fā)出報警。國標規定冷水表的介質(zhì)溫度范圍在0-30℃，為節省MCU存儲空間，對應電阻值到溫度的查找表只需要滿(mǎn)足該溫度范圍即可。
4. 樣機測試
在溫度、流量、計算、顯示等功能調試完畢正常運行后，將3只DN20樣機進(jìn)行校準，在室溫條件下對三個(gè)流量點(diǎn)進(jìn)度進(jìn)行測試，誤差數據如表1所示：
表1:樣機測試數據(室溫)
測試結果表明，累積流量的精度在國標二級表誤差允許范圍在要求之內。實(shí)測始動(dòng)流量值為3L/h，整機的平均功耗約為20uA左右, 一節 AA型號的鋰亞硫酰氯電池就可以使整個(gè)系統工作6年以上。
5. 總結
UTA6905相差法流量測量芯片具有較高的精度和穩定性，對基于該芯片的電子式水表方案的測試結果表明，測量精度能夠滿(mǎn)足國家對于二級表的要求，功耗能夠滿(mǎn)足長(cháng)時(shí)間電池供電的要求。
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