UTA6905在超声波电子式水表中的应用
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图4:UTA6905流量采集方案
顺流回波与逆流回波在两次方向相反的收发过程中先后出现的，因此无法直接测量两次回波的相位差脉冲，UTA6905利用相差法原理是通过分别测量顺逆流回波相对于同一个参考信号的相位差，间接推算出顺逆流回波的相位差，最后得到的相位差和时间差实际上是一致的，UTA6905与目前主流的时差法芯片另一个重要区别在于它可以在一次顺逆流测量流程中记录多达31个回波的相位差并进行自动积分运算，起到了提高精度的作用，而其他的时差法芯片例如GP22等在一次顺逆游测量中最多记录3个脉冲的传播时间，实际测试也证实了UTA6905测量的精度和稳定性都有明显的提高。
UTA6905要求选定振幅稳定的回波进行相差测量，测量前首先根据第一波检测功能确定第一波的到达时间，实测值约为59μs，根据示波器观察，所选换能器在第14个回波的振幅达到稳定值，因此将第一波的回波时间加上13.5μs，作为回波的延时屏蔽，之后再进行相差的测量，UTA6905第一波检测和相位差测量的流程分别如图5和图6所示。
图5:第一波检测流程图
图6:相位差测量及时差计算流程图
图7:温度测量流程图
UTA6905进行温度测量的流程如图7所示，外部MCU在配置好寄存器之后发送start_temp命令，中断信号有效后从结果寄存器读数即可，如果温度传感器发生了开路或短路故障，UTA6905状态寄存器的相应标志会生效，软件可以根据状态值发出报警。国标规定冷水表的介质温度范围在0-30℃，为节省MCU存储空间，对应电阻值到温度的查找表只需要满足该温度范围即可。
4. 样机测试
在温度、流量、计算、显示等功能调试完毕正常运行后，将3只DN20样机进行校准，在室温条件下对三个流量点进度进行测试，误差数据如表1所示：
表1:样机测试数据(室温)
测试结果表明，累积流量的精度在国标二级表误差允许范围在要求之内。实测始动流量值为3L/h，整机的平均功耗约为20uA左右, 一节 AA型号的锂亚硫酰氯电池就可以使整个系统工作6年以上。
5. 总结
UTA6905相差法流量测量芯片具有较高的精度和稳定性，对基于该芯片的电子式水表方案的测试结果表明，测量精度能够满足国家对于二级表的要求，功耗能够满足长时间电池供电的要求。
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