[實用新型]一種超聲波流量計

有效

• 申請號: 201820152770.1
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN207798171U
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 馬曉明;高海娟;張志利
• 申請（專利權）人: 天津中德應用技術大學
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 韓新城

本實用新型公開一種超聲波流量計，包括FPGA芯片、ARM芯片及超聲波模塊；所述ARM芯片通過I2C總線連接FPGA芯片，所述FPGA芯片連接用于監測管道中流體介質溫度的溫度傳感器；所述ARM芯片以及FPGA芯片分別連接超聲波模塊，分別用于控制所述超聲波模塊發射超聲波以及同步接收超聲波，并由所述FPGA芯片根據超聲波以及溫度傳感器獲得的實時溫度數據計算出管道中流體介質的流量。本實用新型通過利用FPGA芯片根據超聲波以及溫度傳感器獲得的實時溫度數據計算出管道中流體介質的流量，實現的流量測量完全符合國際通用標準，且能使流量計的計算精度高、運行穩定、可靠。

技術領域

本實用新型涉及流量計技術領域，尤其涉及一種超聲波流量計。

背景技術

隨著測量技術的發展，對氣體與液體流量測算的需求越來越多。傳統的測量技術已經不能滿足需求。因此，超聲波測量技術被越來越多的流量測量設備采用。傳統的超聲波流量計采用分立器件搭建，功能單一，靈活性低，不能滿足用戶多樣化的需求；部分超聲波流量計使用CPU進行控制，雖然靈活性有所提高，但是受限于CPU內部定時模塊的精度，所以流量計量的精度無法滿足用戶日益增長的需求。還有部分產品使用專用芯片來達到上述目的，但是因為用戶需求各異，導致專用芯片的靈活性有所欠缺，并增加了產品的成本。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種新型的超聲波流量計。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種超聲波流量計，包括FPGA芯片、ARM芯片以及超聲波模塊；所述ARM芯片通過I2C總線連接FPGA芯片，所述FPGA芯片連接用于監測管道中流體介質溫度的溫度傳感器；所述ARM芯片以及FPGA芯片分別連接超聲波模塊，分別用于控制所述超聲波模塊發射超聲波以及同步接收超聲波，并由所述FPGA芯片根據超聲波以及溫度傳感器獲得的實時溫度數據計算出管道中流體介質的流量。

所述FPGA芯片包括鎖相環電路、計數器、算術平均電路、三態電路、第一脈沖采集電路、中斷發生電路、第二脈沖采集電路、同步電路、溫度校正電路及I2C電路；

所述鎖相環電路，用于輸入80MHz時鐘，輸出160MHz且相差為90度的四路時鐘，所輸出的四路時鐘為第二脈沖采集電路提供時鐘信號，輸出的第一路時鐘作為其它電路的時鐘信號；

第一脈沖采集電路，用于采集ARM芯片輸入FPGA芯片的用于同步所述FPGA芯片內部的計數器開始計數的脈沖的上升沿；

第二脈沖采集電路，用于用四路時鐘信號采集超聲波模塊發送出的超聲波信號的上升沿，并在采集到超聲波信號的上升沿后通知同步電路；

同步電路，用于收到第二脈沖采集電路傳來的通知信號后，消除第二脈沖采集電路因異步時鐘帶來的亞穩態效應，然后再將通知信號發送給計數器和中斷發生電路；

計數器，用于在第一脈沖采集電路采集到ARM芯片輸入FPGA芯片的脈沖的上升沿時開始計時，在收到同步電路的通知信號后停止計時，將當前計數值存儲在FPGA芯片的RAM中；

中斷發生電路，用于在收到同步電路的通知信號后發送中斷信號給ARM芯片；

三態電路，用于將ARM芯片輸入FPGA芯片的脈沖傳遞給第一脈沖采集電路，以及將中斷發生電路的中斷信號傳遞給ARM芯片，以通知ARM芯片開始超聲波收發反轉，開始新的一次超聲波收發；

溫度校正電路，用于根據溫度傳感器的信號校正后，輸出溫度校正結果到算術平均電路；

算術平均電路，用于根據讀取的RAM中存儲的數據與溫度校路輸出的溫度校正結果，計算出管道中流體介質的流量；

I2C電路，用于將算術平均電路輸出的流量結果通過I2C總線傳輸給ARM芯片。