UTA6905在超聲波電子式水表中的應(yīng)用
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圖4:UTA6905流量采集方案
順流回波與逆流回波在兩次方向相反的收發(fā)過程中先后出現(xiàn)的，因此無法直接測量兩次回波的相位差脈沖，UTA6905利用相差法原理是通過分別測量順逆流回波相對于同一個參考信號的相位差，間接推算出順逆流回波的相位差，最后得到的相位差和時間差實際上是一致的，UTA6905與目前主流的時差法芯片另一個重要區(qū)別在于它可以在一次順逆流測量流程中記錄多達(dá)31個回波的相位差并進(jìn)行自動積分運算，起到了提高精度的作用，而其他的時差法芯片例如GP22等在一次順逆游測量中最多記錄3個脈沖的傳播時間，實際測試也證實了UTA6905測量的精度和穩(wěn)定性都有明顯的提高。
UTA6905要求選定振幅穩(wěn)定的回波進(jìn)行相差測量，測量前首先根據(jù)第一波檢測功能確定第一波的到達(dá)時間，實測值約為59μs，根據(jù)示波器觀察，所選換能器在第14個回波的振幅達(dá)到穩(wěn)定值，因此將第一波的回波時間加上13.5μs，作為回波的延時屏蔽，之后再進(jìn)行相差的測量，UTA6905第一波檢測和相位差測量的流程分別如圖5和圖6所示。
圖5:第一波檢測流程圖
圖6:相位差測量及時差計算流程圖
圖7:溫度測量流程圖
UTA6905進(jìn)行溫度測量的流程如圖7所示，外部MCU在配置好寄存器之后發(fā)送start_temp命令，中斷信號有效后從結(jié)果寄存器讀數(shù)即可，如果溫度傳感器發(fā)生了開路或短路故障，UTA6905狀態(tài)寄存器的相應(yīng)標(biāo)志會生效，軟件可以根據(jù)狀態(tài)值發(fā)出報警。國標(biāo)規(guī)定冷水表的介質(zhì)溫度范圍在0-30℃，為節(jié)省MCU存儲空間，對應(yīng)電阻值到溫度的查找表只需要滿足該溫度范圍即可。
4. 樣機測試
在溫度、流量、計算、顯示等功能調(diào)試完畢正常運行后，將3只DN20樣機進(jìn)行校準(zhǔn)，在室溫條件下對三個流量點進(jìn)度進(jìn)行測試，誤差數(shù)據(jù)如表1所示：
表1:樣機測試數(shù)據(jù)(室溫)
測試結(jié)果表明，累積流量的精度在國標(biāo)二級表誤差允許范圍在要求之內(nèi)。實測始動流量值為3L/h，整機的平均功耗約為20uA左右, 一節(jié) AA型號的鋰亞硫酰氯電池就可以使整個系統(tǒng)工作6年以上。
5. 總結(jié)
UTA6905相差法流量測量芯片具有較高的精度和穩(wěn)定性，對基于該芯片的電子式水表方案的測試結(jié)果表明，測量精度能夠滿足國家對于二級表的要求，功耗能夠滿足長時間電池供電的要求。
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