在线超声波流量监测系统设计及其应用

秦 伟，李 娟，刘 东

(1.陕西理工大学 物理与电信工程学院，陕西 汉中 723000；2.陕西理工大学 电气工程学院，陕西 汉中 723000)

在线超声波流量监测系统设计及其应用

秦 伟1，李 娟2，刘 东1

(1.陕西理工大学 物理与电信工程学院，陕西 汉中 723000；2.陕西理工大学 电气工程学院，陕西 汉中 723000)

为解决地源热泵系统中的进出水流量测量，设计研究基于超声波时差法原理的非接触式在线流量监测装置；系统以STM32F407 ZE为主控制器，定时采集流量、完成数据封包、加密和远端服务器交互任务；以MSP430F2618为流量测量控制器，采用时差法以TDC-GP22精准测量超声波在介质中传播时间，实现管道流体流速、流量实时监测；系统测试结果实现流量数据测量及上传存储到远端服务器，满足地源热泵系统流量监测需求。

超声波；流量测量；在线监测；时间数字转换；时差法

0 引言

在供热采暖及大型中央空调系统中供热、制冷多以水或蒸汽为传递介质，为了评估空调系统的运行效果需要对水循环系统的流量进行实时测量，而现有流量计存在无法远程实时监测且安装、维护不便等缺陷。超声波流量测量采用非接触测量，具有量程范围宽，安装方便等优势。设计通过分析超声波在水中的传播特性、超声波传感器工作机理设计一种基于时差法超声波流量监测系统，并结合互联网通信技术，利用STM32F407 ZE和W5500实现流量数据远程传输，便于监测人员在连接互联网的条件下对监测点流量进行实时监测。

1 时差法超声波流量测量原理

超声波流量测量方法主要有多普勒法、流速液面法、波束便移法、噪声法、旋涡法、相关法、传播时差法，其中应用最广泛的是传播时差法[1]。……