[实用新型]一种基于GP21的多声道测量单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及超声波热计量行业仪表技术领域，尤其涉及一种用于提 高超声波热量表测量准确度及稳定性的多通道测量单元。

背景技术

超声波热量表主要由超声波流量传感器、配对温度传感器和积分仪三部 分组成。大口径超声波热量表一般采用一对超声波换能器，以对射方式安装 在管道上相互交替进行发射接收超声波信号，通过测量超声波在介质中的顺 流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量。

测量电路主要是分离元器件搭建测量电路，通过模拟开关分别发射和接 收电路进行时间信号采集。由于大口径热量表口径较大，流体在管道中分层 严重，靠近管壁处流体和管道轴心的流速会有很大差异，一对换能器测试的 流量已不能完全代表整个管内流体的实际流量，导致测量误差较大，精确度 不高。同时，根据超声波的传输速度，测量精度要求在Ps级别，分离元器 件由于器件的差异性，降低产品的一致性。

实用新型内容

针对大口径热量表现有单通道和分离元器件搭建的测量电路导致测量 精度低、一致性差的技术缺陷，本实用新型提出一种采用集成测量芯片GP21 并进行双通道流量测量的高精度测量电路，即一种基于GP21的多声道测量 单元，以提高测量的一致性和测量精度。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于GP21的多声 道测量单元，其特征在于，包括：模拟开关电路、单片机、双通道流量传感 器以及GP21测量电路；其中，所述单片机、所述双通道流量传感器以及所 述GP21测量电路皆连接至所述模拟开关电路；所述双通道流量传感器包括 第一声道流量传感器和第二声道流量传感器，所述第一声道流量传感器包括 第一声道上游流量传感器和第一声道下游流量传感器，所述第二声道流量传 感器包括第二声道上游流量传感器和第二声道下游流量传感器。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

优选地，所述模拟开关电路采用74HC4052模拟开关。

优选地，所述第一声道上游流量传感器的正极连接至所述模拟开关电路 的引脚1Y0，负极接地；所述第一声道下游流量传感器的正极连接至所述模 拟开关电路的引脚2Y0，负极接地。

优选地，所述第二声道上游流量传感器的正极连接至所述模拟开关电路 的引脚1Y1，负极接地；所述第二声道下游流量传感器的正极连接至所述模 拟开关电路的引脚2Y1，负极接地。

优选地，所述单片机的使能端连接至所述模拟开关电路的引脚EN，所 述单片机的两个控制端分别连接至所述模拟开关电路的引脚S0和引脚S1。

优选地，所述GP21测量电路的流量采集通道分别连接至所述模拟开关 电路的引脚1Z和引脚2Z。

优选地，所述单片机为MSP430F4152。

本实用新型的有益效果是：采用集成测量芯片GP21，精度在Ps级，摒 弃分离元器件带来的器件误差，大大提高了测量的一致性；采用模拟开关控 制两对流量传感器(即，超声波换能器)分别连接至GP21，启动上下游的 超声波飞行时间测量，分别进行测量，取均值，减少了口径增大带来的粘滞 系数的影响，提高了测量精度；仅采用一片GP21芯片，以模拟开关分别控 制两路超声波换能器的切换测量，不仅达到了测量效果，还降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型的基于GP21的多声道测量单元的结构示意图；

图2为本实用新型的基于GP21的多声道测量单元的模拟开关电路的引 脚图；

图3为本实用新型的基于GP21的多声道测量单元的双通道流量传感器 的端子连接图。

在图1～图3中，各标号所表示的部件名称列表如下：

100模拟开关电路

200单片机

300双通道流量传感器

310第一声道流量传感器

311第一声道上游流量传感器

312第一声道下游流量传感器

320第二声道流量传感器

321第二声道上游流量传感器

322第二声道下游流量传感器

400GP21测量电路

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解 释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。