基于MAX35104的超声波燃气表计量技术研究

　　在整个的设计方案中，MAX35104模拟前端与Boost电路最为重要，决定了整个表计的计量精度与功耗。MAX35104具有一个可编程高压脉冲发射模块，电源电压采用3.6V的电源时，其用来驱动换能器的脉冲驱动电压可达到最高30VPP。当换能器收到回波信号，经过两个放大器、一个带通滤波器和一个比较器处理后，得到更为稳定的波形，然后进行时间数字换算。为了实现标准的升压控制器，MAX35104通过COMP引脚做了环路补偿，如下图3所示。

　　3计量原理

　　本设计采用的时差法计量原理，也是目前流量计设计中运用较广泛的一种方法^[4]。其原理是通过测量超声波信号在气体中的顺流方向上的传播时间t1和逆流方向上的传播时间t2，然后得到两个方向上的传播时间差Δt，利用超声波传播的时间差计算气体流量。超声波换能器A，B安装如图4所示，L表示超声波传播路径长度，与流体流向夹角为α，流体速度为V，管道直径为D，超声波在流体中的传播速度为C。故得到顺流方向超声波传播时间td的计算公式为：

　　(1)

　　逆流方向超声波传播时间tu的计算公式为：

　　(2)

　　由公式1、2可推导出流体的流速v的表达式为：

　　(3)

　　如果气体的瞬时流量为Q，管道的横截面积为S，则可得到：

　　式4中的K为仪表系数，该系数的确定需要跟标准仪表进行校准确定^[5]。

　　图4时差法测量原理图

　　根据超声波燃气表功能要求，软件设计主要分为：主程序模块、时间测量模块、定时中断模块、显示程序、按键程序设计和低功耗模块，具体流程如下图5所示。

　　4结论

　　基于MAX35104模拟前端的超声波燃气表，能够准确的接收回波信号，测量飞行时间与温度，为民有燃气和小规模工业燃气计量提供了一种价格低廉、体积小，使用安全可靠的一种新的手段;也为燃气表全电子化提供了可能，为实现燃气表按标准状况下的结算和电子远传提供了方便。

　　参考文献：

　　[1]涂晓凯, 吴彦, 李国锋等. 一种高频超声波换能器驱动电路的设计[J]. 电子测量技术,2009, 32(4):23-25.

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　　[4]Jia L,Sun Z,Chen Y,et al.The application ofwavelet transformation in pulsar signal denoising[C].International Conference on Transportation,Mechanical,and Electrical Engineering,2012:2480- 2483

本文来源于中国科技期刊《电子产品世界》2019年第1期第59页，欢迎您写论文时引用，并注明出处