超聲波液位計及流量計在測量中時差法的探討 二十五
5．1總體方案設計
整個系統由信號發生、微控制器、數據采集、相位檢測四部分構成。下面以傳感器1作為發射傳感器為例，說明其工作原理。首先通過人機界面設置系統參數；然后由微控制器(MCU)控制直接數字頻率合成器(DDS)“7“砌產生頻率1M／-／Z的信號，再控制多路選擇器將傳感器設為發射傳感器，傳感器2為接收傳感器：微控制器根據所設定參數確定在某一時刻對發射信號和接收信號同時進行采樣，采樣結果送FPGA處理，直接計算出兩通道采集信號與參考信號的相位差，得出頻率在IM／yz收發信號間的相位差；MCU根據相位差和系統參數確定頻率調節方向和步距，控制DDS再產生一個頻率在LMHz附近的另一頻率信號，經過同樣的數據采集和處理過程得出該頻率對應的相位差，根據所提出的時間測量方法，即可得出超聲波信號的傳播時間。
5．2系統各組成部分的功能
由前面的誤差分析部分可知傳感器的中心頻率會對測量精度有很大影響。在相位誤差恒定的情況下，頻率越高，相位誤差帶來的測時誤差也越小，而頻率并非越高越好：發射信號頻率增高，使得系統工作頻率也增高，采樣頻率也增高，增加系統總體功耗，而且高頻信號更易受干擾；更重要的是超過1MHz超聲波信號在介質中傳播時衰減顯著加快，使得接收信號幅度過小，信噪比也降低，這樣，既增加接收信號處理難度和實現成本，又降低了測量精度。綜合以上因素并結合實際情況，實際應用中可采用中心頻率為1MHz超聲傳感器。
電磁流量計
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