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流量是工业测量和自动控制中一个重要的测量参数。超声波流量计是近些年来因其非接触测量、安装维护方便、无压力损失和适用范围广等特点而逐渐得到人们重视的一种流量测量仪表。在此背景下,通过系统地研究超声波流量计的相关理论,本文设计了一种用于管道流量测量的超声波流量计。 文中给出了各个模块具体的设计方案,并讨论了相关的注意事项。该超声波流量计主要由核心控制模块、超声波发射接收模块、发射接收切换模块、高速数据采集模块和人机交互模块等部分组成,能够实现管道流量的测量和相关流量参数的实时显示。其中,核心控制模块以32位浮点数字信号处理器TMS320F28335为核心进行设计,运算速度快,能够保证系统的实时性;超声换能器采用一对M1型收发一体换能器,中心频率为1MHz,可低压驱动,安装方便;高速数据采集模块采用ADS805进行设计,实现了12位分辨率、20MHz采样频率的高速数据采集。 该超声波流量计采用时差法进行设计,通过测量顺流、逆流超声波传播时差来测算管道的流量。时差△t的测量精度决定着超声波流量计的准确度。文中采用SCOT加权的广义互相关时延估计算法来计算时差,该方法所获得的相关峰明显、突出,能够保证时差△t的测量精度。 最后,通过实验室管道系统对超声波流量计的性能进行了验证。实验结果表明,所设计的超声波流量计具有测量速度快、准确性好、低成本等优点,能够满足管道流量测量的需求。