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流量计量是计量科学的重要组成部分,它与工农业生产、国防建设、科学研究及人民生活密切相关。超声波流量计以其独特的优越性,在各种计量测试中得到广泛的应用。目前,国外的超声波流量计测量精度虽高但价格高昂,国内的产品虽然价格便宜,但总体性能较低。因而,研究出一种成本较低,性能良好的超声波流量计具有重要意义。 文章对超声波流量计的主要原理进行深入研究,以改进的时差法作为系统设计方案。对高精度时间测量技术进行重点研究,采用基于双斜积分式原理的时间放大技术对超声波的渡越时间先放大后测量,实验表明,该方法可以大大提高测时精度、降低系统成本。 文中详细阐述系统的软硬件设计,系统以DSP作为主处理器。发射端,采用OCL功率放大电路和半桥推挽互补功率放大电路对超声波的发射信号进行功率放大,设计脉冲升压变压器将发射信号幅值提高到±100V;接收端,对接收信号进行滤波和两级放大处理,并可根据接收信号的幅值调整放大倍数。采用软硬件结合的过零点检测方法来测量超声波的渡越时间。对防脉冲干扰复合滤波法进行改进,与算术平均滤波法相结合对测量数据进行二次滤波处理。最后,研制出超声波流量计样机。 实验表明:该超声波流量计在测时精度、系统稳定性等方面能很好的满足要求,测量超声波渡越时间的相对误差在0.1%以内,分辨率可达到0.1ns。由于时间和科研条件所限,该流量计尚未在相关计量检测部门进行比对测试,这将是下一步将展开的工作。