利用EFM32G840F64和GP22芯片的超聲波水表流量校準(zhǔn)方法

GP21系列應(yīng)用之一

超聲波水表以其高準(zhǔn)確度、低始動流量、壓損小、量程比寬等特點迅速在供水行業(yè)中得到廣泛使用，隨著超聲測流技術(shù)的不斷進(jìn)步，超聲波水表的技術(shù)也在不斷發(fā)展。尤其在2013年超聲波水表國家標(biāo)準(zhǔn)制定完成后，各個公司更是掀起了超聲波水表研發(fā)熱潮。超聲波水表研發(fā)入門容易，但是一個公司從研發(fā)到量產(chǎn)高質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)的超聲波水表需要較長的研發(fā)周期。

1、世強超聲波水表方案框圖

EFM32G840F64+GP22超聲波水表方案功耗低，外圍元器件少，友好的軟件開發(fā)環(huán)境等優(yōu)勢使該方案逐漸成為國內(nèi)超聲波水表研發(fā)的主流方案。目前國內(nèi)已經(jīng)有十幾家水表公司采用這個方案。結(jié)構(gòu)框圖見圖1。

圖1 超聲波水表結(jié)構(gòu)框圖

2、超聲波水表流量校準(zhǔn)方法

以校準(zhǔn)一個流量點為例進(jìn)行介紹。

首先實驗獲得批量生產(chǎn)樣表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

以20口徑超聲波水表為例，校準(zhǔn)2500升/小時流量點，每10秒鐘約走水6.94升。

實驗獲得在約2500升/小時流速時，飛行時間差為2微秒，這樣，在這次批量生產(chǎn)的表中預(yù)設(shè)一組數(shù)據(jù)：2微秒，6.94升。然后開始生產(chǎn)校準(zhǔn)，約2500升/小時的流速，校準(zhǔn)用水大約65升左右，耗時約94秒。校準(zhǔn)過程中，EFM32G840F64每10秒鐘累計流量增加6.94升，直到校準(zhǔn)完成，不足10秒按百分比累計流量。在校準(zhǔn)過程中，EFM32G840F64也一直在計算飛行時間差的平均值。

校準(zhǔn)過程結(jié)束后，EFM32G840F64首先記下平均飛行時間差，這個時間差就是這塊表在約2500升/小時流速時的平均飛行時間差（實際的水流速度可能不是2500升/小時，因為很難精確的調(diào)到這個流速，再者流速一直在抖動，但是飛行時間差和流速是局部線性的，允許有偏差）。EFM32G840F64再通過串口從上位機得到實際累計了多少流量，實際標(biāo)準(zhǔn)流量除以EFM32G840F64校準(zhǔn)時間內(nèi)累計的流量，這個比例系數(shù)乘以6.94，就是這塊表在約2500升/小時的流速時每10秒實際應(yīng)該累計的流量。

至此，得到了約2500升/小時流速時的一組實際數(shù)據(jù)：實際飛行時間差，實際每10秒累計流量。再一次測試這個流速下的數(shù)據(jù)時，以這組數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，超聲波水表精度就已經(jīng)很高了。

3、結(jié)論

世強技術(shù)中心超聲波水表研發(fā)團隊在充分利用EFM32G840F64和GP22芯片性能優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，經(jīng)過近5年的實驗，成功開發(fā)出低功耗超聲波滴水表。

應(yīng)用這種校準(zhǔn)方法，客戶在量產(chǎn)的過程中，超聲波水表校準(zhǔn)完成后，再進(jìn)行復(fù)測，合格率高達(dá)98%以上。

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