超聲波流量計超聲波發(fā)生器應(yīng)用數(shù)字化控制技術(shù)一般有三種形式：

1、超聲波流量計采用AVR**單片機控制 單片機是一種在一塊芯片上集成了CPU．RAM／ ROM、定時器／計數(shù)器和I／O接口等單元的微控制芯片， 具有速度快，功能強、效率高、體積小，性能可靠、抗干擾能力強等優(yōu)點，在各種控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。單片機的CPU經(jīng)歷了由4、8，16、32直至64位的發(fā)展過程。在超聲波發(fā)生器中，單片機主要用作數(shù)據(jù)采集和運算處理、電壓電流調(diào)節(jié)、PWM信號生成、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和故障自我診斷等，一般作為整個電路的主控芯片運行，完成多種綜合功能。配合D／A轉(zhuǎn)換器和MOSFET功率模塊實現(xiàn)脈寬調(diào)制．另外，單片機還具有對過流，過熱。欠壓等情況的中斷保護以及監(jiān)控功能。單片機控制克服了模擬電路的固有缺陷，通過數(shù)字化的控制方法，得到高精度和高穩(wěn)定度的控制特性，并可實現(xiàn)靈活多樣的控制功能。

2、超聲波流量計采用DSP控制 數(shù)字信號處理器{DSP}是近年來迅速崛起的新一代可編程處理器。其內(nèi)部集成了波特率超聲波發(fā)生器和FiFO緩沖器，提供高速同步串口和標(biāo)準(zhǔn)異步串口，有的片內(nèi)還集成了采樣／保持和A／D轉(zhuǎn)換電路，并提供PWM信號輸出。與單片機相比，DSP具有更快的CPU。更高的集成度和更大容量的存儲器。 DSP屬于精簡指令系統(tǒng)計算機(Risc)，大多數(shù)指令都能在一個周期內(nèi)完成并可通過并行處理技術(shù)，在一個指令周期內(nèi)完成多條指令。同時，DSP采用改進的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨立的程序和數(shù)據(jù)空間，允許同時存儲程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)置高速的硬件乘法器，增加了多級流水線。使其具有高速的數(shù)據(jù)運算能力。而單片機為復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機(CiSC)，多數(shù)指令要2-3個指令周期才能完成．單片機采用諾依曼結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)在同一空間存儲，同一時刻只能單獨訪問指令或數(shù)據(jù)。單片機的ALU只能做加法，而乘法則需 要由軟件來實現(xiàn)，因而需要占用較多的指令周期，速度比較慢。與16位單片機相比。DSP執(zhí)行單指令的時間快8—10倍，一次乘法運算時間快16-30倍。在超聲波發(fā)生器中。DSP可以完成除功率變換以外的所有功能，如主電路控制、系統(tǒng)實日十監(jiān)控及保護雖然DSP有著許多優(yōu)點，但是它也存在一些局限性，如采樣頻率的選擇、PWM信號頻率及其精度、采樣**、運算時間及精度等。這些因素會或多或少地影響超聲波流量計電路的控制性能。

3、超聲波流量計采用FPGA控制 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)屬于可重構(gòu)器件，其內(nèi)部邏輯功能可以根據(jù)需要任意設(shè)定，具有集成度高、處理速度快。效率高等優(yōu)點。其結(jié)構(gòu)主要分為三部分：可編程邏輯塊、可編程I／O模塊、可編程內(nèi)部連線。由于FPGA的集成度非常大，一片F(xiàn)PGA少則幾千個等效門，多則幾萬或幾十萬千等效門。所以一片F(xiàn)PGA就可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的邏輯．替代多塊集成電路和分立元件組成的電路。它借助于硬件描述語言(VHDL)來對系統(tǒng)進行設(shè)計，采用三個層次(行為描述、PJL描述、門級描述)的硬件描述和自上至下(從系統(tǒng)功能描述開始)的設(shè)計風(fēng)格，能對三個層次的描述進行混合仿真，從而可以方便地進行數(shù)字電路設(shè)計，在可靠性、體積、成本上具有相當(dāng)優(yōu)勢．比較而言，DSP適合取樣速率低和軟件復(fù)雜程度高的場合使用；而當(dāng)系統(tǒng)取樣速率高(MHz級)，數(shù)據(jù)率高(20MB／s以上)、條件操作少、任務(wù)比較固定時，F(xiàn)PGA更有優(yōu)勢 液體污水流量計產(chǎn)品的生產(chǎn)與研發(fā)在我國起步相對較早，目前，行業(yè)的整體技術(shù)水平并不比**水平遜色。然而，由于我國市場經(jīng)濟體制發(fā)展較晚，在液體流量計產(chǎn)品的市場運作和規(guī)范方面，該行業(yè)在我國仍有不足。在這里總結(jié)應(yīng)用于我國水工業(yè)中的流量計產(chǎn)品行業(yè)的優(yōu)勢與差距。

　　1.行業(yè)優(yōu)勢市場吸引力巨大　**的水工業(yè)行業(yè)是一個新興行業(yè)?；谠撔袠I(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和我國水資源現(xiàn)狀，相關(guān)市場對各類水工業(yè)行業(yè)相關(guān)設(shè)備的需求將是巨大的。而作為重要的檢測設(shè)備之一，流量計在供水和排水，尤其是廢水處理領(lǐng)域的作用更是不容小覷。隨著我國對水工業(yè)行業(yè)的重視程度提高以及各類相關(guān)法律法規(guī)的頒布，各類相關(guān)工程項目相繼啟動，流量計市場的潛量是巨大的?！∫后w流量計產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)的技術(shù)水平較高　上世紀(jì)50年代末期，流量計開始應(yīng)用于我國工業(yè)生產(chǎn)，在70和80年代期間，發(fā)展迅速。至今，無論從產(chǎn)品研發(fā)的速度方面，還是產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是精度方面，我國的流量計整體技術(shù)水平?jīng)Q不劣于**水平。

　　2.行業(yè)劣勢　在我國儀器儀表行業(yè)的大背景下，作為其中的一員，液體流量計的生產(chǎn)廠商多而散，品牌集中度不高。相當(dāng)一部分廠商規(guī)模小，研發(fā)能力有限。如果有國外產(chǎn)品進入同一細分市場，形成競爭，這些**小企業(yè)將面臨亞中嚴峻的挑戰(zhàn)，形勢**不利。

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渦街流量計是虛用流體振蕩試驗方法來測量流量的，流體在管道中經(jīng)過渦街流量交送器時，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋遇，能渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及能滿發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示:

F=Shr/d

式中: f偽旋禍的釋放頻率，Hz; v為流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度，m/s; d為旋渦發(fā)生體特征寬度，m; Su為斯特羅哈數(shù)。 無量綱，它的數(shù)值范圍為0.14- 0.27. SI懸 雷諾數(shù)的函數(shù)，Si-f( l/Re )

當(dāng)莆諾數(shù)Re在102 - 105范圍內(nèi)，S值約為02,因此，在割量中，要盡量清足流體的雷諾數(shù)在102- 105，旋禍頻率{= 0.2wd。

由此可知，通過測量能渦頻率就可以計算出直過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v.再由式q=rA可以求出流量q，其中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。

這些交替變化的旋滿就形成了一系列交替變化的負壓力，該壓力作用在檢測探頭上，便產(chǎn)生一系列交變電信號，經(jīng)過前置放大器轉(zhuǎn)換、整形、放大處理后，輸出與旋渦同步成正比的脈沖頻率信號或標(biāo)準(zhǔn)信號。

渦街流量計按頻率檢出方式可分為應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。

渦街流量計是屬于***年輕的一類流量計，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計。

1.優(yōu)點

(1)渦街流量計無可動部件，測***元件結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，使用壽命長。

(2)禍街流量計測量范圍寬。量程比一般能達到1:10。

(3)渦街流量計的體積流量不受被測流體的溫度、壓力、密度或粘度等熱工參數(shù)的影響。一般不需單獨標(biāo)定。它可以測量液體、氣體或燕汽的流量。

(4)它造成的壓力損失小。

(5)準(zhǔn)確度較高，重復(fù)性為0.5%，且維護量小。-次元件的流量特性對控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。由于渦街的輸出頻率與流量成線性關(guān)系，當(dāng)它與調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)器級成一一個控制系統(tǒng)時，相當(dāng)于一個時滯和時間常數(shù)都小到可忽略的一個滯后環(huán)節(jié)，可視為比例 環(huán)節(jié)，廣義對象的特性**取決于回路中其他環(huán)節(jié)。對控制系統(tǒng)幾無影響。

2.缺點

(1)渦街流量計工作狀態(tài)F的體積流***不受被測無體溫度、壓力，密度等熱工參數(shù)的影響，但液體或蒸汽的***終測量結(jié)果應(yīng)是質(zhì)量流量，對于氣體，***終測***結(jié)果應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)體積流量。質(zhì)量流量或標(biāo)準(zhǔn)體積流***都必須通過流體密度進行換算，必須考慮流體工況變化引起的流體密度變化。

(2)造成流量測量誤差的因素主要有:管道流速不均造成的測量誤差:不能準(zhǔn)確確定流體T.況變化時的介質(zhì)密度:將濕飽和蒸汽假設(shè)成F飽和蒸汽進行測量。這些誤差如果不加以限制或**，渦街流量計的總測量誤差會很大。

(3)抗振性能差。外來振動會使渦街流量計產(chǎn)生測量誤差，甚至不能正常工作。道道流體高流速沖擊會使渦街發(fā)生體的懸臂產(chǎn)生附加振動，使測量精度降低。大管徑影響更為明顯。

(4)對測量臟污介質(zhì)適應(yīng)性差。渦街流量計的發(fā)生體極易被介質(zhì)臟污或被污物纏繞，改變幾何體尺寸.對測量精度造成**影響。

(5)直管段要求高。專家指出，渦街流量計直管段**要保證前40D后20D，才能滿足測量要求。

(6)耐溫性能差。禍街流量計- -般只能測量300C以F介質(zhì)的流體流量。

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電磁流量計的維護

電磁流量計是高精度、高可靠和使用壽命長的流量儀表，它采用單片機嵌入式技術(shù),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測量管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表。

電磁流量計在滿足現(xiàn)場顯示的同時，還可以輸出4~20mA電流信號供記錄、調(diào)節(jié)和控制用。

在設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、選材、制定工藝生產(chǎn)裝配和出廠測試等過程中每一個環(huán)節(jié)都非常關(guān)鍵,多電極結(jié)構(gòu)保證了測量精度并且**時候無需接地環(huán)，減輕了儀表體積和安裝維護的麻煩。

電磁流量計具有帶背光寬溫的中文液晶顯示器,功能齊全實用、顯示直觀、操作使用方便，可以減少其他電磁流量計英文菜單所帶來的不便。

電磁流量計維護著手幾個方面：

1、電磁的維護比較少，每天查看運行是否穩(wěn)定（根據(jù)生產(chǎn)工藝每天抄表也能發(fā)現(xiàn)的）；

如果是分體式，傳感器安裝于陰井中，下雨天注意傳感器是否會被水淹；

IP65的注意是否有被告水噴到現(xiàn)象；

如果出現(xiàn)電極極性化，極時處理（自己外理不了找廠家）；

有些地方，儀表停電不會影響生產(chǎn)的，在碰到打雷時注意防雷；

2、選型方面主要是

注意所測介質(zhì)必須滿足**導(dǎo)電率

口徑選擇、耐壓（負壓**不選電磁）耐溫、法蘭標(biāo)準(zhǔn)（安裝結(jié)構(gòu)）選擇；

電極、內(nèi)襯選擇；

現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于化工、環(huán)保、冶金、醫(yī)藥、力給排水等工業(yè)技術(shù)和管理部門。