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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201310417633.8(22)申请日 2013.09.14G01F 1/66(2006.01)(71)申请人郭琳地址 110179 辽宁省沈阳市浑南新区世纪路3号同方世纪城F座0801室(72)发明人郭琳 戴文山 王明(54) 发明名称时差法超声波流量计(57) 摘要时差法超声波流量计是涉及超声波流量计的改进。本发明提供一种精度高且抗干扰能力强的时差法超声波流量计。本发明包括MCU模块、CPLD模块、时间数字转换模块、超声波收发模块和输入输出模块，其结构要点是：MCU模块分别与LCD模块和输入输出模块相连；CPLD模块分别与时间数字。
2、转换模块和超声波收发模块相连；MCU模块与CPLD模块相连。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书2页 附图1页(10)申请公布号 CN 104457867 A(43)申请公布日 2015.03.25CN 104457867 A1/1页21.时差法超声波流量计包括MCU模块、CPLD模块、时间数字转换模块、超声波收发模块和输入输出模块，其特征在于MCU模块分别与LCD模块和输入输出模块相连；CPLD模块分别与时间数字转换模块和超声波收发模块相连；MCU模块与CPLD模块相连。2.根据权利要求1所述时差法超声波流量计，其特征在于CPL。
3、D采用ispLSI1032。权 利 要 求 书CN 104457867 A1/2页3时差法超声波流量计技术领域0001 本发明是涉及超声波流量计的改进。背景技术0002 超声波流量计具有不扰乱流场、无可动部件、无压力损失、性能稳定可靠、测量范围宽等特点，广泛地应用于液体和气体的计量。超声波流量测量按原理分为时差法、多普勒效应法、相关法、噪声法、波束偏移法等，其中时差法的应用最广泛。时差法又可以细分为单脉冲和多脉冲法，目前由于传统设计思想的限制，多脉冲法很少被使用。但是现有的单脉冲超声波流量计存在一些问题，如：精度不高、抗干扰能力差。发明内容0003 本发明就是针对上述问题，提供一种精度高且抗干。
4、扰能力强的时差法超声波流量计。0004 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括MCU模块、CPLD模块、时间数字转换模块、超声波收发模块和输入输出模块，其结构要点是：MCU模块分别与LCD模块和输入输出模块相连；CPLD模块分别与时间数字转换模块和超声波收发模块相连；MCU模块与CPLD模块相连。0005 作为一种优选方案，输入输出模块包括键盘。0006 作为另一种优选方案，CPLD采用ispLSI1032。0007 本发明有益效果。0008 本发明MCU模块由MSP430F155及其片内的多功能模块组成，完成数据采集、数据处理、系统调控等主要工作。MSP430F155是16位超。
5、低功耗单片机，拥有丰富的片上外围芯片，系统无需外扩ADC、DAC、看门狗等外围芯片，提高了系统的稳定性与可靠性。附图说明0009 为本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。0010 图1是本发明电路原理框图。具体实施方式0011 如图所示，本发明包括MCU模块、CPLD模块、时间数字转换模块、超声波收发模块和输入输出模块，MCU模块分别与LCD模块和输入输出模块相连；CPLD模块分别与时间数字转换模块和超声波收发模块相连；MCU模块与CPLD模块相连。
6、。0012 输入输出模块包括键盘。0013 采用ispLSI1032。说 明 书CN 104457867 A2/2页40014 采用ispLSI1032（简称1032），完成系统时钟信号的同步、数字单稳态触发器、超声波退耦脉冲计数器、3165V电平的转换等工作。数字时间转换模块对于整个测量系统是至关重要的，TDCGP2（简称GP2）的精度高、封装小，具有高速脉冲发生器，停止信号使能，温度测量和时钟控制功能，特别适合于超声波流量和热量测量方面的应用。超声波收发模块采用了有效的初级、次级放大滤波网络，可实现自动增益放大功能。输入输出模块由键盘、LCD显示模块、420mA电流信号输出和RS-232串。
7、口输出模块构成。LCD使用CA12232A1图形点阵模块，兼容316V电压，由MSP430F155（后面简称430）直接控制。420mA电流输出通过430片内的DAC和外扩电压/电流变换器AD694来实现。使用MAX232芯片实现与上位机的通信，用来上传实时测量数据。0015 数字电路的运行是由时钟来推动的，时钟信号不稳定，对于传播时间的测量将会有非常大的影响。GP2测量时间的有效值为50ps，精度非常高，但最终时间差的测量精度远远达不到这么高，实际精度是由送至GP2的Stop1引脚的使能脉冲分辨率决定的。使能脉冲通过1032送至Stop1，所以整个系统由同一时钟推动，这样可以避免由于时钟信号。
8、不同步而带来的测量误差。0016 当高频脉冲信号经过非线性信道后会产生波形畸变现象，脉冲串始端和尾部被展宽，失真很大，但中间部分的变化较小，所以可以挑选脉冲串中间相对失真较小的部分进行时间差测量。具体办法如下:GP2内部的触发脉冲发生器可以发射最多15个任意相位的脉冲串，每一个脉冲的相位既可以是0也可以是1，由软件设置，产生一组发射脉冲串，从第4个脉冲开始翻转相位，这样将得到一个相对较长时间的低电平状态，这段低电平时间比其他脉冲之间的低电平时间长出1倍，这种现象可以通过某一确定时间常数的单稳态触发器检测到。0017 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。说 明 书CN 104457867 A1/1页5图1说 明 书 附 图CN 104457867 A。