【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种气体流量计及流量监测方法，特别是涉及一种基于超声波相位差检测的气体流量计及流量监测方法。
技术介绍
1、用超声波测量气体流量是目前被广泛使用的一种流量计量方式，大多数都是基于飞行时间(tof)用tdc法实现的，例如acam公司的gp2方案、睿感公司(荷兰)的as6040方案、maxim公司的max35104方案；也有做相关性分析的，例如ti公司提供的adc方案，在本质上也是时差法。
2、众所周知，随着时间推移，超声换能器的性能会有所下降，中心频率会产生漂移，进而影响到流量计的测量精度与长期稳定性；另外，因为时差太小，目前的超声流量计还普遍存在单次测量数据无效问题，导致输出“零流量”，影响流量的安全判断；而时差法测量方案硬件成本高且换能器与模组受制于国外厂商。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有超声波测量气体流量由于超声换能器性能随时间推移会下降导致流量监测结果可靠性差、用时差法测量方案硬件成本高等技术问题，提供一种硬件成本低、监测结果长期稳定可靠的基于超声波相位差检测的气体流量计及流量监测方法。
2、为此，本专利技术的技术方案是，一种基于超声波相位差检测的气体流量计，设有mcu控制器、超声波发射器、超声波接收器、供电单元，所述mcu控制器与所述超声波发射器之间设有信号处理单元，所述mcu控制器与所述超声波接收器之间设有相位差检测器，所述供电单元与所述mcu控制器连接；所述相位差检测器用于接收所述超声波接收器产生的周期性电信号，并将所述周期
3、优选的，所述超声波发射器和超声波接收器分别位于所述测量气道的上下游；或者，超声波发射器和超声波接收器分别位于所述测量气道两端的气腔内。
4、优选的，所述信号处理单元采用信号放大器，所述mcu控制器发出脉冲信号，所述信号放大器将所述脉冲信号放大，以激发所述超声波发射器产生超声波信号。
5、优选的，所述信号处理单元采用信号发生器，所述信号发生器在所述mcu控制器的控制下发出脉冲信号，用于激发所述超声波发射器产生超声波信号。
6、优选的，所述固定频率信号由所述mcu控制器发出，经过所述信号放大器放大后传送至所述相位差检测器。
7、优选的，所述固定频率信号由所述信号发生器发出，传送给所述相位差检测器。
8、优选的，所述固定频率信号由所述相位差检测器发出。
9、优选的，所述气体流量计的测量范围由所述超声波发射器的发射频率、气道的测量长度与所述相位差检测器的最小分辨率共同决定。
10、一种基于超声波相位差检测的流量监测方法，由mcu控制器或信号发生器每间隔一定时间，以固定频率f0发射一组脉冲信号，该信号通过超声波发射器传送至超声波接收器，用相位差检测器同步检测超声波接收器产生的周期信号，将该周期信号与固定频率信号f作比较，找出相位差，设为单位为度；
11、设：气道的测量长度为l，单位为m，气道半径为r，单位为m；
12、则本次测量的工况流量q：
13、
14、单位为m3/s。
15、优选的，所述固定频率信号f由mcu控制器、信号发生器或者相位差检测器产生。
16、本专利技术有益效果是，
17、(1)本专利技术通过相位差检测器获取固定频率信号与超声波接收器的周期信号的相位差，计算气道内的气体流量，计算方法简单，影响因素较少，结果稳定可靠，并且硬件投入较少，降低了运行成本；
18、(2)固定频率信号可以通过相位差检测器产生，也可以通过mcu控制器或者信号发生器产生，对于硬件限制较少，可以最大限度的满足工况需求；
19、(3)影响该流量计测量范围的主要因素包括超声波发射器的发射频率、气道的测量长度与所述相位差检测器的最小分辨率，即可根据工况需求通过调整上述影响因素实现不同测量范围的设定，满足不同工况需求。
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1.一种基于超声波相位差检测的气体流量计，其特征是，设有MCU控制器、超声波发射器、超声波接收器、供电单元，所述MCU控制器与所述超声波发射器之间设有信号处理单元，所述MCU控制器与所述超声波接收器之间设有相位差检测器，所述供电单元与所述MCU控制器连接；所述相位差检测器用于接收所述超声波接收器产生的周期性电信号，并将所述周期性电信号与固定频率信号作比较，检测出二者之间相位差，将所述相位差发送给所述MCU控制器，用于流量计算。
2.根据权利要求1所述的基于超声波相位差检测的气体流量计，其特征在于，所述超声波发射器和超声波接收器分别位于所述测量气道的上下游；或者，超声波发射器和超声波接收器分别位于所述测量气道两端的气腔内。
3.根据权利要求1所述的基于超声波相位差检测的气体流量计，其特征在于，所述信号处理单元采用信号放大器，所述MCU控制器发出脉冲信号，所述信号放大器将所述脉冲信号放大，以激发所述超声波发射器产生超声波信号。
4.根据权利要求1所述的基于超声波相位差检测的气体流量计，其特征在于，所述信号处理单元采用信号发生器，所述信号发生器在所述
5.根据权利要求3所述的基于超声波相位差检测的气体流量计，其特征在于，所述固定频率信号由所述MCU控制器发出，经过所述信号放大器放大后传送至所述相位差检测器。
6.根据权利要求4所述的基于超声波相位差检测的气体流量计，其特征在于，所述固定频率信号由所述信号发生器发出，传送给所述相位差检测器。
7.根据权利要求1所述的基于超声波相位差检测的气体流量计，其特征在于，所述固定频率信号由所述相位差检测器发出。
8.根据权利要求1所述的基于超声波相位差检测的气体流量计，其特征在于，所述气体流量计的测量范围由所述超声波发射器的发射频率、气道的测量长度与所述相位差检测器的最小分辨率共同决定。
9.一种基于超声波相位差检测的流量监测方法，其特征是，由MCU控制器或信号发生器每间隔一定时间，以固定频率f0发射一组脉冲信号，该信号通过超声波发射器传送至超声波接收器，用相位差检测器同步检测超声波接收器产生的周期信号，将该周期信号与固定频率信号f作比较，找出相位差，设为单位为度；
10.根据权利要求8所述的基于超声波相位差检测的流量监测方法，其特征在于，所述固定频率信号f由MCU控制器、信号发生器或者相位差检测器产生。
...【技术特征摘要】
1.一种基于超声波相位差检测的气体流量计，其特征是，设有mcu控制器、超声波发射器、超声波接收器、供电单元，所述mcu控制器与所述超声波发射器之间设有信号处理单元，所述mcu控制器与所述超声波接收器之间设有相位差检测器，所述供电单元与所述mcu控制器连接；所述相位差检测器用于接收所述超声波接收器产生的周期性电信号，并将所述周期性电信号与固定频率信号作比较，检测出二者之间相位差，将所述相位差发送给所述mcu控制器，用于流量计算。
2.根据权利要求1所述的基于超声波相位差检测的气体流量计，其特征在于，所述超声波发射器和超声波接收器分别位于所述测量气道的上下游；或者，超声波发射器和超声波接收器分别位于所述测量气道两端的气腔内。
3.根据权利要求1所述的基于超声波相位差检测的气体流量计，其特征在于，所述信号处理单元采用信号放大器，所述mcu控制器发出脉冲信号，所述信号放大器将所述脉冲信号放大，以激发所述超声波发射器产生超声波信号。
4.根据权利要求1所述的基于超声波相位差检测的气体流量计，其特征在于，所述信号处理单元采用信号发生器，所述信号发生器在所述mcu控制器的控制下发出脉冲信号，用于激发所述超声波发射器产生超声波信号。
...【专利技术属性】
技术研发人员：于长松，鲁其东，
申请(专利权)人：埃尔法山东仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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