TDC-GP2測量芯片在超聲波流量計中的應用

　　前言

　　相對于使用傳統測量方法的流量計，超聲波流量計有著(zhù)諸多的優(yōu)點(diǎn)：它不會(huì )改變流體的流動(dòng)狀態(tài)，不對流體產(chǎn)生附加阻力；它可適應多種管徑的流體測量，不會(huì )因管徑的不同增加儀表成本；它的換能器可設計成夾裝式，可作移動(dòng)性測量。TDC-GP2作為高精度的時(shí)間測量芯片，不但集成了時(shí)間測量功能，還針對超聲波流量計和熱量表的應用提供超聲波換能器驅動(dòng)脈沖以及溫度測量功能。相對于使用分立元件或者FPGA的超聲波流量計方案，使用TDC-GP2的方案大大簡(jiǎn)化了硬件電路設計，顯著(zhù)降低了整機功耗，成為電路最簡(jiǎn)潔、功耗最低的超聲波流量計方案。

　　超聲波流量計的測量原理

　　以使用較多的時(shí)差法超聲波流量計為例，通過(guò)分別測量超聲波在流體中順流和逆流的傳播時(shí)間，利用流體流速與超聲波順流逆流傳播時(shí)間差的線(xiàn)性關(guān)系計算出流體的實(shí)時(shí)流速，進(jìn)而得到對應的流量值。

　　如圖1所示，超聲波在靜止流體中的傳播速度用C表示，則順流和逆流的傳播時(shí)間分別為：

　　其中 包含換能器的響應時(shí)間、電路元件造成的延時(shí)等。由于順流和逆流路徑的一致性，順、逆流的 是一樣的。順、逆流傳播的時(shí)間差為：