[发明专利]基于TDC-GP30双通道气体超声波流量计及使用方法

说明书

一种基于TDC‑GP30双通道气体超声波流量计及使用方法，通过电子开关分别选通两组换能器，时间芯片发射脉冲，超声波流量的回波信号返回到时间芯片，将计算结果传递给单片机MCU保存；时间芯片可以实时测量管道的介质温度，单片机MCU计算出当前的温度，温度异常则报警，否则存储到数据存储芯片中；单片机MCU对压力传感器进行压力采集并计算出管道压力值，压力异常则报警，否则存储到数据存储芯片中；将单片机MCU计算的累计流量、气体体积、温度、压力及相关仪表参数进行存储，采用双声道换能器测量管道内介质的瞬时流量，可以大大的降低由于管道内流体分布不均而造成的测量误差，提高流量测量的精度。

技术领域

本发明涉及一种气体超声波流量计，特别涉及一种基于TDC-GP30双通道气体超声波流量计及使用方法，用于气体流量测量和气体质量测量。

背景技术

气体超声波流量计是用于测量气体流速、质量的计量器具，可以广泛应用于天然气开采、长距离传输以及贸易结算等环节中的过程控制计量和贸易结算计量。目前市场上使用的气体超声波流量计，普遍采用单声道超声波换能器，无法准确的反映管道内流场分布，导致精度不高，尤其在低流速下，计量精度无法满足贸易结算的需要。

发明内容

鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供了一种基于TDC-GP30双通道气体超声波流量计及使用方法，该气体超声波流量计，采用高性能时间芯片TDC-GP30和双声道换能器，提高了流量测量的精度；采用远程供电的方式延长了电池寿命，同时带有温度和压力补偿、无线远传通信功能。

本发明为实现上述目的，采用的技术方案是：一种基于TDC-GP30双通道气体超声波流量计，其特征在于：包括双路配对的换能器A0和换能器A1、换能器B0和换能器B1及电子开关、发射模块、接收模块、温度传感器、压力传感器、时间芯片、压力检测模块、单片机MCU、数据存储芯片、WIFI通信模块、远程供电、按键显示板；双路配对的换能器A0和换能器A1及换能器B0和换能器B1分别与电子开关双向连接，电子开关通过所述接收模块与时间芯片连接，时间芯片通过发射模块与电子开关连接，所述温度传感器与时间芯片连接，所述压力传感器通过压力检测模块与单片机MCU连接，所述单片机MCU分别与时间芯片、数据存储芯片、WIFI通信模块及按键显示板双向连接，远程供电提供单片机MCU电源；

时间芯片的型号为：TDC-GP30，单片机MCU的型号为：msp430F448。

一种基于TDC-GP30双通道气体超声波流量计的使用方法，其特征在于，步骤如下：将双通道气体超声波流量计配对的换能器A0和换能器A1对称的插入管道上两个探头插座Ⅰ中，将换能器B0和换能器B1对称的插入管道上探头插座Ⅱ中；

第一步，通过电子开关选通换能器A0和换能器A1，时间芯片通过发射模块及电子开关发射脉冲到选通的换能器A0和换能器A1，超声波流量的回波信号通过电子开关及接收模块返回到时间芯片，再经过时间芯片的采集和计算，超声波流量计的超声波在管道中的传播时间受管道中的流速的影响，逆流传播时间比顺流传播时间要长，且传播时间差与流速成正比，计算公式如下：

其中：

L－传播距离；

θ－管道内流体流动方向与声道夹角；

V－瞬时流速；

T_up－超声波逆流传播时间；

T_down－超声波顺流传播时间；

ΔT＝T_up-T_down；

将计算结果瞬时流速V传递给单片机MCU进行数据保存；