ZHCU625A January   2019  – July 2022

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1. 1.1 关键系统规格
  7. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 流量测量
      2. 2.2.2 ToF 测量
        1. 2.2.2.1 基于 ADC 的采集过程
        2. 2.2.2.2 超声波传感流量计量库
      3. 2.2.3 低功耗设计
        1. 2.2.3.1 节能软件
        2. 2.2.3.2 优化的硬件设计
        3. 2.2.3.3 高效利用 FRAM
        4. 2.2.3.4 LEA 的优势
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 MSP430FR6043
      2. 2.3.2 OPA836 和 OPA838
      3. 2.3.3 TS5A9411
    4. 2.4 系统设计原理
      1. 2.4.1 ToF 信号处理
  8. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 所需的硬件和软件
      1. 3.1.1 硬件
        1. 3.1.1.1 EVM430-FR6043
      2. 3.1.2 软件
        1. 3.1.2.1 MSP 驱动程序库 (MSP Driverlib)
        2. 3.1.2.2 超声波传感流量计量库
        3. 3.1.2.3 应用
          1. 3.1.2.3.1 应用自定义
          2. 3.1.2.3.2 LCD 独立模式
        4. 3.1.2.4 USS 设计中心 (PC GUI)
      3. 3.1.3 传感器和仪表
        1. 3.1.3.1 传感器和仪表的频率表征
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 测试设置
        1. 3.2.1.1 连接硬件
        2. 3.2.1.2 构建和加载软件
          1. 3.2.1.2.1 使用 Code Composer Studio IDE
          2. 3.2.1.2.2 使用 IAR Embedded Workbench IDE
        3. 3.2.1.3 执行应用
        4. 3.2.1.4 使用 GUI 配置器件并观察结果
        5. 3.2.1.5 自定义和优化
      2. 3.2.2 测试结果
        1. 3.2.2.1 一次性标准偏差
        2. 3.2.2.2 零流量漂移
        3. 3.2.2.3 绝对飞行时间测量
        4. 3.2.2.4 传感器之间零流量漂移的变化
        5. 3.2.2.5 流量测量
        6. 3.2.2.6 平均电流消耗
        7. 3.2.2.7 内存占用量
  9. 4设计和文档支持
    1. 4.1 设计文件
      1. 4.1.1 原理图
      2. 4.1.2 物料清单
      3. 4.1.3 PCB 布局建议
        1. 4.1.3.1 布局图
      4. 4.1.4 Altium 工程
      5. 4.1.5 Gerber 文件
      6. 4.1.6 装配图
    2. 4.2 软件文件
    3. 4.3 相关文档
    4. 4.4 术语
    5. 4.5 商标
    6. 4.6 支持资源
  10. 5关于作者
  11. 6修订历史记录

2.2.1 流量测量

超声波气流表设计基于 ToF 测量原理。此测量是指信号从发送传感器传输到接收传感器所需的时间。

图 3-2 显示了流量管。

GUID-5C11CE12-5FAB-4C7B-BA4E-01F3B370D168-low.gif图 3-2 流量计中的 ToF

信号从第一个传感器 (XDR1) 传输到第二个传感器 (XDR2) 的传播时间是 T12。T21 表示以相反方向进行传输的传播时间。根据以下公式计算这些时间，这些时间与气体中的超声波速度和气流速度存在函数关系。此长度远远大于管道半径 r，因此与气流垂直的波的传播长度在以下分析中忽略不计。

Equation1. T12=Lc+v
Equation2. T21=Lc-v
Equation3. ∆t=T21-T12

其中

  • c 是超声波在介质中的速度。
  • v 是气流速度。
  • L 是沿气流的管道传播长度。

使用Equation1 到Equation3 得出气流速度 (v)，无需知道超声波在介质中的速度 (c) 即可得出此值。

本参考设计在计算气流时，假定超声波速度未知。在本例中，Equation4 通过Equation1 和Equation2 得到，方法是消除 c。

Equation4. v = L2×1T12-1T21=L2×T21-T12T21T12=L2×∆TT21T12

使用Equation4，计算在两个方向上沿管道横截面的实际传播时间 T12 和 T21。