崔永俊,张彬彬,杨 兵

(1.中北大学电子测试技术国家重点实验室,太原 030051;2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原 030051)

基于时差法和TDC-GP2的超声波热量表设计

崔永俊1,2*,张彬彬1,2,杨 兵1,2

(1.中北大学电子测试技术国家重点实验室,太原 030051;2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原 030051)

为了实现高精度的热量值测量,设计了基于TDC-GP2的时差法超声波热量测量系统。系统采用超声波换能器和铂电阻温度传感器PT1000为敏感单元,TDC-GP2为测试单元,结合FPGA与上位机,最终实现了数据的采集、传输和处理功能。经过测试,系统流量测量误差在±0.5%以内,温度测量偏差不超过0.5 ℃,热量值测量误差优于±0.3%,达到了《热能表检定规程》的标准。

时差法;铂电阻温度传感器;超声波换能器;TDC-GP2;上位机

近年来,政府一直推动供暖收费制度改革,大力推广分户计量、按量收费的方式。随着这种供暖收费方式的推广,必然会使用大量的热量表。超声波热量表是随着超声波测量技术的发展而出现的新型热量表,该热量表测量精度高且受水质影响较小,逐渐取代了传统的旋翼式热量表,成为热量表市场的主流产品。热量表测量的准确性、可靠性、能耗及价格,成为决定产品是否具有竞争力的标准。因此,设计一款高精度、低功耗、低成本的超声波热量表具有重要的实用价值。

1 热量测量原理

系统应用一对超声波换能器在流体中交替收发超声波信号,通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播的时间,由时间差Δt间接算出累积流量qv;应用一对铂电阻温度传感器PT1000,测量入水口和出水口的温度值。……