超聲波流量計的工作原理及系統組成（二）

　　1.2超聲波流量計系統組成

　　超聲波流量計主要由超聲波探頭、主機電路和8089單片機系統組成。超聲波探頭是可逆換能器，發射探頭可將電振動轉化為機械振動形成超聲波；相反，接收探頭可以將從流體接收的超聲波轉換成電信號。主機電路是對接收到的超聲波信號進行處理的電路，將接收到的信號與發射信號進行比較，然后得到多普勒差頻信號，即多普勒頻移f，在大多數工業領域，接收到的回波信號都很微弱。首先，因為安裝在流體中的超聲波探頭彼此之間的距離不同(即直徑大而薄，兩相流中的固體含量或氣泡數量不同)，所以接收到的信號強度不同。通過主機信號調度電路的自動增益電路，可以穩定地測量超聲波信號。

　　流量計的微機系統采用英特爾MCS-96系列8098準16位單片機，性價比高，功能強，速度快，內部有4個10位A/D轉換器。因此，流量計具有以下特點：

　?、貱PU是高性能的準16位CPU，采用寄存器算術邏輯單元結構，累加器采用232字節數組結構，使用起來很靈敏。

　?、谥噶钕到y豐富，運算速度快，編程所需指令少，編程效率高，大大縮短了外觀的開發周期。

　?、塾嬎銠C系統選用4×4鍵盤，擴展一個8279芯片控制整個系統的參數輸入，其中stop端接CPU的外部stop EXTINT端，響應速度快。

　?、軆戎谩翱撮T狗”電路，即16位看門狗，用于在系統運行過程中出現異常情況時自動復位系統，然后保存系統硬件。

　?、萃獠靠偩€為8位，適用于8位總線的所有MCU接口芯片和電路。外部接口電路選用8255作為打印機接口和TPP微型點陣打印機，可以打印管道參數、流量、流量和日歷時鐘，也可以按時打印。系統時鐘接口芯片MC146818作為整個系統的實時時鐘，是摩托羅拉公司生產的多功能日歷時鐘芯片，內部有50字節的RAM，供用戶在電氣條件下保護參數，因此外部具有掉電保護功能。

　　這些特點使流量計的微機硬件接口電路簡單適用。主機發出的流量信號傳輸到8098單片機的A/D接口ACH4，經過單片機的采集、運算和數學濾波處理后得到流體流量。

　　2.超聲波流量計系統的軟件規劃

　　單片機系統主要由8098單片機組成，擴展了EPROM2764、RAM6264、8279和8255，以及管理系統時鐘的MC 146818芯片。

　　主程序流程，儀器上電，復位或復位鍵復位后，主程序啟動，對芯片8279和8255以及MC146818進行初步編程。

　　超聲波流量計還有很強的鍵盤管理功能，可以輸入管徑、壁厚、日歷時鐘，按時打印，現場設置二次外觀的測量范圍，用2×16雙線液晶顯示，可以顯示流量、流量、累計流量。

　　為了進一步提高數據采集的抗干擾性，系統軟件選用了三重數字濾波——中值濾波法、滾動平滑濾波法和瞬時非恒定流差掃頻濾波法。這樣，有效地抑制了工業現場流的尖脈沖擾動和瞬態擾動的影響，提高了外觀的測量可靠性和測量精度。軟件列表被省略。

　　3.結論

　　超聲波流量計為非接觸式流量計，不穿透管道，裝置快捷簡單。此外，機器還配備了特殊的潛水傳感器，可以防水和耐高溫。流量計已廣泛應用于冶金、電力、水利、煤炭、石油和化工等行業的污水、廢水、泥漿和其他流體的測量，并可應用于幾乎所有硬聲學數據制成的封閉管道