针对传统农业灌渠流量测量装置成本高、测量精度低的问题,该研究设计了一种基于超声波时差法的方箱流量计。首先,设计了方箱流量计机械结构,提出错层阵列布局方法,有效增加通道数量。其次,设计了与之配套的多通道数据采集电路,通过增加...针对传统农业灌渠流量测量装置成本高、测量精度低的问题,该研究设计了一种基于超声波时差法的方箱流量计。首先,设计了方箱流量计机械结构,提出错层阵列布局方法,有效增加通道数量。其次,设计了与之配套的多通道数据采集电路,通过增加升压驱动电路和回波调理电路,对时间数字转换器(timer digital converter,TDC)测时电路进行改进,以提升测量距离和回波信号检测的准确性。利用模拟开关切换电路实现16通道共享测时电路,以降低电路成本。最后,数据处理中通过数据校正和引入53H改进算法、加权数据融合改进算法实现灌渠流速的精确测量。在静水试验中对数据采集电路的性能进行测试,同时,测试温度对测量结果的影响。在动水试验中,与电磁流量计测量结果进行了对比。结果表明,通道非线性误差最大为0.95%;通道不一致性为(0.047±0.032)ns,带来的水流速度误差最大为3.06×10^(-)4m/s;超声波换能器不一致性为(0.288±0.215)ns,带来的水流速度误差最大为2.50×10^(-3)m/s,以上误差可通过数据校正的方法予以修正。在20~40℃范围内,流速的均方差为1.70×10^(-4)m/s,温度对测量结果的影响可忽略不计。在动水试验中,方箱流量计测量相对于电磁流量计偏差为0.16%~0.93%,达到了与电磁流量计同等的测量精度。研究结果可为精确测量灌渠流量、实现高效节水灌溉提供技术支撑。展开更多
文摘针对传统农业灌渠流量测量装置成本高、测量精度低的问题,该研究设计了一种基于超声波时差法的方箱流量计。首先,设计了方箱流量计机械结构,提出错层阵列布局方法,有效增加通道数量。其次,设计了与之配套的多通道数据采集电路,通过增加升压驱动电路和回波调理电路,对时间数字转换器(timer digital converter,TDC)测时电路进行改进,以提升测量距离和回波信号检测的准确性。利用模拟开关切换电路实现16通道共享测时电路,以降低电路成本。最后,数据处理中通过数据校正和引入53H改进算法、加权数据融合改进算法实现灌渠流速的精确测量。在静水试验中对数据采集电路的性能进行测试,同时,测试温度对测量结果的影响。在动水试验中,与电磁流量计测量结果进行了对比。结果表明,通道非线性误差最大为0.95%;通道不一致性为(0.047±0.032)ns,带来的水流速度误差最大为3.06×10^(-)4m/s;超声波换能器不一致性为(0.288±0.215)ns,带来的水流速度误差最大为2.50×10^(-3)m/s,以上误差可通过数据校正的方法予以修正。在20~40℃范围内,流速的均方差为1.70×10^(-4)m/s,温度对测量结果的影响可忽略不计。在动水试验中,方箱流量计测量相对于电磁流量计偏差为0.16%~0.93%,达到了与电磁流量计同等的测量精度。研究结果可为精确测量灌渠流量、实现高效节水灌溉提供技术支撑。
