[发明专利]基于TDC-GP30双通道气体超声波流量计及使用方法

权利要求书

1.一种基于TDC-GP30双通道气体超声波流量计，其特征在于：包括双路配对的换能器A0和换能器A1、换能器B0和换能器B1及电子开关、发射模块、接收模块、温度传感器、压力传感器、时间芯片、压力检测模块、单片机MCU、数据存储芯片、WIFI通信模块、远程供电、按键显示板；双路配对的换能器A0和换能器A1及换能器B0和换能器B1分别与电子开关双向连接，电子开关通过所述接收模块与时间芯片连接，时间芯片通过发射模块与电子开关连接，所述温度传感器与时间芯片连接，所述压力传感器通过压力检测模块与单片机MCU连接，所述单片机MCU分别与时间芯片、数据存储芯片、WIFI通信模块及按键显示板双向连接，远程供电提供单片机MCU电源；

时间芯片的型号为：TDC-GP30，单片机MCU的型号为：msp430F448。

2.一种采用权利要求1所述的基于TDC-GP30双通道气体超声波流量计的使用方法，其特征在于，步骤如下：将双通道气体超声波流量计配对的换能器A0和换能器A1对称的插入管道(1)上两个探头插座Ⅰ(1-1)中，将换能器B0和换能器B1对称的插入管道(1)上探头插座Ⅱ(1-2)中；

第一步，通过电子开关选通换能器A0和换能器A1，时间芯片通过发射模块及电子开关发射脉冲到选通的换能器A0和换能器A1，超声波流量的回波信号通过电子开关及接收模块返回到时间芯片，再经过时间芯片的采集和计算，超声波流量计的超声波在管道中的传播时间受管道中的流速的影响，逆流传播时间比顺流传播时间要长，且传播时间差与流速成正比，计算公式如下：

其中：

L－传播距离；

θ－管道内流体流动方向与声道夹角；

V－瞬时流速；

T_up－超声波逆流传播时间；

T_down－超声波顺流传播时间；

ΔT＝T_up-T_down；

将计算结果瞬时流速V传递给单片机MCU进行数据保存；

第二步，通过电子开关选通换能器B0和换能器B1，选通换能器B0和换能器B1后，时间芯片通过发射模块及电子开关发射脉冲到选通的换能器B0和换能器B1，超声波流量的回波信号通过电子开关及接收模块返回到时间芯片，再经过时间芯片的采集和计算，将计算结果瞬时流速V₂传递给单片机MCU进行数据保存；

第三步，时间芯片内部集成了测量温度的器件，通过温度传感器实时测量管道的介质温度，时间芯片将测量结果通过I2C总线通信传递给单片机MCU，单片机MCU通过温度补偿公式计算出瞬时流速；

温度补偿公式如下：

V＝331.5+0.607t

V－瞬时流速；

t－管道内介质温度；

第四步，单片机MCU对两个通道的瞬时流量进行分析处理，通过如下公式计算出体积流量，

D－管道内直径；

V₁、V₂－瞬时流速；

Q－体积流量；

第五步，压力传感器先将管道内的压力信号转化为电信号，单片机MCU内部的集成AD进行压力采集，再将电信号转化为数字信号，由单片机MCU进行计算；

计算公式为：

P－当前管道内压力；

P₀－压力传感器量程上限；

A₀－单片机中AD采集的数据上限；

A－单片机中AD采集的当前数据；

单片机MCU根据上面公式计算出管道压力值，然后根据设定的报警压力值进行比较，当管道压力大于报警压力时，单片机MCU启动报警；当管道压力不大于报警压力时，单片机将管道压力存储到数据存储芯片中；

第六步，单片机MCU将计算后的瞬时流量、体积流量、温度、压力、报警信息通过WIFI通信模块传输到监控系统，以便用户进行实施监控，同时，单片机MCU将瞬时流量、体积流量、温度、压力、报警信息通过按键显示板显示出来，以便用户进行读取。

3.根据权利要求2所述的基于TDC-GP30双通道气体超声波流量计的使用方法，其特征在于：所述两个探头插座Ⅰ(1-1)和探头插座Ⅱ(1-2)分别与管道(1)的水平角度为45°。