基于MAX35104的超聲波燃氣表計量技術研究

　　在整個的設計方案中，MAX35104模擬前端與Boost電路最為重要，決定了整個表計的計量精度與功耗。MAX35104具有一個可編程高壓脈沖發(fā)射模塊，電源電壓采用3.6V的電源時，其用來驅動換能器的脈沖驅動電壓可達到最高30VPP。當換能器收到回波信號，經過兩個放大器、一個帶通濾波器和一個比較器處理后，得到更為穩(wěn)定的波形，然后進行時間數字換算。為了實現標準的升壓控制器，MAX35104通過COMP引腳做了環(huán)路補償，如下圖3所示。

　　3計量原理

　　本設計采用的時差法計量原理，也是目前流量計設計中運用較廣泛的一種方法^[4]。其原理是通過測量超聲波信號在氣體中的順流方向上的傳播時間t1和逆流方向上的傳播時間t2，然后得到兩個方向上的傳播時間差Δt，利用超聲波傳播的時間差計算氣體流量。超聲波換能器A，B安裝如圖4所示，L表示超聲波傳播路徑長度，與流體流向夾角為α，流體速度為V，管道直徑為D，超聲波在流體中的傳播速度為C。故得到順流方向超聲波傳播時間td的計算公式為：

　　(1)

　　逆流方向超聲波傳播時間tu的計算公式為：

　　(2)

　　由公式1、2可推導出流體的流速v的表達式為：

　　(3)

　　如果氣體的瞬時流量為Q，管道的橫截面積為S，則可得到：

　　式4中的K為儀表系數，該系數的確定需要跟標準儀表進行校準確定^[5]。

　　圖4時差法測量原理圖

　　根據超聲波燃氣表功能要求，軟件設計主要分為：主程序模塊、時間測量模塊、定時中斷模塊、顯示程序、按鍵程序設計和低功耗模塊，具體流程如下圖5所示。

　　4結論

　　基于MAX35104模擬前端的超聲波燃氣表，能夠準確的接收回波信號，測量飛行時間與溫度，為民有燃氣和小規(guī)模工業(yè)燃氣計量提供了一種價格低廉、體積小，使用安全可靠的一種新的手段;也為燃氣表全電子化提供了可能，為實現燃氣表按標準狀況下的結算和電子遠傳提供了方便。

　　參考文獻：

　　[1]涂曉凱, 吳彥, 李國鋒等. 一種高頻超聲波換能器驅動電路的設計[J]. 電子測量技術,2009, 32(4):23-25.

　　[2]閻瑾瑜. 壓電效應及其在材料方面的應用[J]. 數字技術與應用, 2011(1):100-101.

　　[3]Gavra L,Crainic M S,Pupsa P,et al.Residential smart gas meters[C].2012 10th International

Symposium on Electronics and Telecommunications,2013:37- 40.

　　[4]Jia L,Sun Z,Chen Y,et al.The application ofwavelet transformation in pulsar signal denoising[C].International Conference on Transportation,Mechanical,and Electrical Engineering,2012:2480- 2483

本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2019年第1期第59頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處