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1管段式双声道超声波流量计1.1 ZK-JS100产品简介 ........................................................... 错误!未定义书签。
1.2 ZK-JS100参数 ................................................................... 错误!未定义书签。
2 ZK-JS100安装 ......................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1 安装准备............................................................................. 错误!未定义书签。
2.2 接线说明............................................................................. 错误!未定义书签。
3 PT-SCAN软件操作 ................................................................................. 错误!未定义书签。
3.1 PT-SCAN 软件安装........................................................... 错误!未定义书签。
3.2 PT-SCAN 主功能菜单....................................................... 错误!未定义书签。
3.3 安装配置功能（SETUP）................................................. 错误!未定义书签。
超声流量计是一种常用的流量测量仪器，其原理基于超声波在流体中传播速度与流体流速的关系。
而计算飞行时间差（Time of Flight, TOF）是超声流量计的核心任务之一。
互相关插值方法是一种常用的TOF 计算技术，可以提供较高的计算精度和稳定性。
以下是一种用于低功耗超声流量计飞行时间差计算的互相关插值方法：
1. 发射和接收超声波信号：超声流量计通常由发射器和接收器组成。
发射器将超声波信号发送到流体中，并且在流体中形成一个脉冲。
接收器接收到回波，将其转换为电信号。
2. 互相关计算：由于水流中的液体粒子对超声波的传播速度具有影响，因此需要比较发射和接收超声波信号之间的时间延迟。
这里采用互相关插值方法来计算时间延迟。
即将超声波信号与延迟后的超声波信号进行互相关计算，确定两个信号之间的时间延迟。
3. 插值优化：为了提高计算精度，需要对计算结果进行插值。
这里采用三次样条插值方法，将互相关计算得到的时延数据进行插值，从而获得更加精确的时间延迟值。
4. 流速计算：通过计算插值后的时间延迟差，可以得到流体中的平
均流速。
结合管道截面积和流体密度等参数，可以计算出实际流量。
总的来说，互相关插值方法是一种常用的超声流量计飞行时间差计算技术。
该方法通过互相关计算和插值优化，可以提供更高的计算精度和稳定性，并且适用于低功耗情况下的流量计测量。
超声波时差法流量计原理一、前言超声波时差法流量计是一种常用的流量计，其工作原理是利用超声波在流体中传播速度与流体速度有关的特性，通过测量两个超声波传输路径之间的时间差来计算流量。
本文将详细介绍超声波时差法流量计的原理。
二、超声波传播速度超声波是指频率高于20kHz的机械振动波，其在空气中的传播速度为340m/s，而在液体和固体中的传播速度则与介质密度、弹性模量和粘滞系数等因素有关。
由于液体和固体中分子之间的距离比空气中小得多，因此其传播速度也相应较高。
例如，在水中，超声波的传播速度约为1500m/s。
三、时差法测量原理时差法测量原理是利用两个超声波探头分别向上游和下游方向发射超声波，并在对侧接收反射回来的信号。
由于上下游方向有一定的流动速度差异，因此反射回来的信号到达探头所需时间也不同。
根据这两个时间差可以计算出流体通过管道的体积流量。
四、探头设计超声波时差法流量计的探头通常由两个发射器和两个接收器组成。
发射器向上游和下游方向分别发射超声波，接收器则接收反射回来的信号。
为了保证测量精度，探头需要满足以下要求：1. 发射和接收角度应合适，一般为45度或60度。
2. 发射和接收距离应合适，一般为管道直径的1-2倍。
3. 接收灵敏度应高于发射灵敏度。
五、测量误差超声波时差法流量计的测量误差与许多因素有关，例如管道直径、流速、液体温度、压力和粘稠度等。
其中最主要的影响因素是液体中气泡和杂质。
气泡会散射超声波并产生回声信号，而杂质也会对超声波传播产生影响。
因此，在使用过程中需要注意避免气泡和杂质进入管道内部。
六、总结超声波时差法流量计是一种准确可靠的流量计，其原理基于超声波在流体中传播速度与流体速度有关的特性。
探头设计和测量误差是影响测量精度的重要因素，需要注意避免气泡和杂质进入管道内部。
时差法超声波流量计的工作原理Ultrasonic flow meters are widely used in various industrial applications to measure the flow rate of liquids. 时差法超声波流量计是一种常用的流量测量工具，它被广泛应用在各种工业领域。
The principle of operation of a transit-time ultrasonic flow meter is based on the measurement of the time it takes for an ultrasonic signal to travel a known distance with the flow of the liquid and against the flow of the liquid. 时差法超声波流量计的工作原理是基于测量超声信号在已知距离内通过流体的时间和逆流体的时间。
When the ultrasonic signal is sent in the direction of the flow, it moves faster as it is carried by the flow of the liquid, and when sent against the flow, it moves slower. 当超声信号沿着流向传播时，它会随着流体的运动而加速传播；当超声信号逆流传播时，传播速度会减慢。
By comparing the time it takes for the ultrasonic signal to travel in both directions, the flow meter can calculate the velocity of the liquid and, using the cross-sectional area of the pipe, determine the flowrate. 通过比较超声信号在两个方向传播所花费的时间，流量计可以计算出流体的速度，并利用管道的横截面积来确定流量。
附件2：明渠堰槽流量计型式评价大纲1范围本型式评价大纲适用于分类代码为12185000的明渠堰槽流量计（以下简称流量计）的型式评价。
2引用文件本大纲引用了下列文件：JJG 711-1990 明渠堰槽流量计GB/T 9359-2001 水文仪器基本环境试验条件及方法GB/T 11606-2007 分析仪器环境试验方法GB/T 17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T 17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T 17626.8电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验JB/T 9329-1999 仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法HJ/T 15-2007 环境保护产品技术要求超声波明渠污水流量计凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。
3术语3.1 明渠堰槽流量计weirs and flumes for flow measurement在明渠中利用量水堰槽和水位～流量转换仪表（二次仪表）来测量流量的流量计。
3.2 水位stage从测量基准点（或零点）高程算起，加上某一水面的距离后所得到的高程值，单位m。
3.3 喉道throat测流堰槽内截面面积最小的区段。
4概述4.1工作原理在明渠中设置标准量水堰槽，液位计安装在规定位置上测量流过堰槽的水位。
将测出的水位值代入相应的流量公式或经验关系式，即可计算出流量值。
明渠堰槽流量计的水位与流量呈单值关系。
4.2结构型式明渠堰槽流量计包括：薄壁堰、宽顶堰、三角形剖面堰、流线型三角形剖面堰、平坦V形堰、巴歇尔（Parshall）槽、孙奈利(SANIIRI)槽、P-B(Palmer-Boulus)槽等槽体及与之配套的液位计和水位、流量显示仪表。
明渠堰槽流量计由量水堰槽和水位～流量转换仪表（二次仪表）所组成。
水位～流量转换仪表包括：液位计、换算器和显示器。
时差法超声波明渠流量计注意事项
时差法超声波明渠流量计是一种常用于测量河流、渠道等开放
水体流量的设备。
在使用时，需要注意以下几个方面：
1. 安装位置选择，时差法超声波明渠流量计的准确性和稳定性
受到安装位置的影响，因此在安装时需要选择一个水流稳定、无明
显涡流和波动的位置，以确保测量的准确性。
2. 渠道准备，在安装时需要确保测量的渠道或河流的几何形状
和底部材质符合仪器的要求，以保证超声波的传播和反射符合设计
要求。
3. 温度和压力补偿，时差法超声波明渠流量计在测量时需要考
虑水温和压力对声速的影响，因此需要进行相应的温度和压力补偿，以确保测量的准确性。
4. 环境影响，周围环境的噪声和干扰会影响超声波的传播和接收，因此需要在安装时考虑周围环境的影响，并采取相应的措施进
行干扰抑制。
5. 定期校准和维护，时差法超声波明渠流量计作为精密仪器，需要定期进行校准和维护，以确保测量的准确性和稳定性。
综上所述，使用时差法超声波明渠流量计需要注意安装位置选择、渠道准备、温度和压力补偿、环境影响和定期校准和维护等方面，以确保测量的准确性和可靠性。
超声流量计时间测量方法
超声流量计是一种常用的测量流体流量的仪器，它通过测量超声波在流体中传播的时间来确定流量的大小。
本文将介绍超声流量计的时间测量方法。
超声流量计的时间测量方法主要包括传播时间差法和多普勒频移法。
传播时间差法是通过测量超声波在流体中传播的时间差来计算流速和流量。
该方法利用超声波在流体中的传播速度是已知的特性，通过测量超声波从发射器到接收器的传播时间差，可以计算出流体的流速和流量。
这种方法适用于流速较低的流体，精度较高。
多普勒频移法是通过测量超声波在流体中的频移来计算流速和流量。
当超声波与流体中的颗粒或气泡相互作用时，会发生频移现象。
根据多普勒效应原理，通过测量超声波的频移可以计算出流体的流速和流量。
这种方法适用于含有颗粒或气泡的流体，如血液流速的测量。
在实际应用中，超声流量计通常由发射器、接收器和信号处理器组成。
发射器将超声波发送到流体中，接收器接收到经过流体传播后的超声波信号，信号处理器对接收到的信号进行处理和分析，最终得到流体的流速和流量数据。
超声流量计具有测量范围广、精度高、响应快等优点，被广泛应用于工业生产、医疗诊断等领域。
在工业生产中，超声流量计可以用
于测量液体或气体的流量，帮助控制生产过程。
在医疗诊断中，超声流量计可以用于测量血液流速，帮助医生判断心血管疾病的情况。
超声流量计的时间测量方法是通过测量超声波在流体中传播的时间来确定流量的大小。
传播时间差法和多普勒频移法是常用的时间测量方法。
超声流量计具有广泛的应用领域和优点，是一种重要的流量测量仪器。
DTFX1020PX3便携式高精度时差超声流量计采用时间差超声测量原理，是融合了世界上先进的非接触式流量测量技术、先进的多脉冲宽带数字技术设计而成的一种全新通用型多功能超声流量计。
它提供了测量系统的高精度、高稳定性、多用途性、便利的安装和可靠性，可在几分钟内测量出数据。
它具有独特的双时基时间放大运算方式、先进的DSP信号处理和运算技术及平均流速数字校准技术。
它适合测量密闭管路中满管的比较纯净的液体如：自来水、海水、水工循环水、成品油等；化学腐蚀性的液体如：强酸强碱、氨水等。
由于采用多脉冲宽带信号发射技术，也适合测量带一定颗粒或气泡的液体。
DTFX1020PX3便携式高精度时差超声流量计工作原理与概述迪纳声DYNASONICS数字多脉冲宽带技术是在迪纳声宽带技术基础上发展起来的技术。
换能器并不是透过管壁发射单个脉冲，而是突发至多达每组约100个脉冲，提供了近100～1000倍的信号强度，在此情况下，即使发射脉冲中断，仍能满足精确测量流量所需的足够信号，在有一定量的气泡和悬浮物存在的情况下也能可靠测量。
它不受流体性质变化的影响，这样它就允许单个的换能器在很宽的频率范围内发射和接收，应用在很宽的管径范围（例如：DN20-50 小管径传感器，DN50-1250 中型传感器，DN1000-DN4000大管径传感器），而且这种换能器在管道上使用时可以发射不失真、稳定性好及高振幅的声波信号，单组传感器即可达到较高的测量精度。
DTFX1020PX3主要技术特点：■ 迪纳声最新的科研成果，高精度，高可靠性，稳定性。
■ 携带方便■ 内置充电电池可工作48小时以上■ 迪纳声时差超声流量计MultiBeam™技术设计■ 适合相对纯净液体流量的管外测量，尤其是水流量测量■ 在工业循环水、空调制冷循环水、原水、高压水、自来水应用广泛■ 国内众多权威计量测试单位见证卓越性能DTFX1020PX3主要技术指标■精度：±0.5%读数（流速>0.3m/s，现场标定）；±1.0%读数（流速>0.3m/s，不必现场标定）；±0.003m/s精度误差（当流速<0.3m/S）■可测量极低流量,至极限流速为0.01m/s■传感器管径范围: 适用管径范围为20mm～4000mm■供电：内置充电电池。
时差法超声波流量计在核电厂的应用及故障处理发布时间：2021-01-06T14:54:15.227Z 来源：《中国电业》2020年8月22期作者：陆彦飞[导读] 超声波流量计是一种无阻碍流量计，在测量过程中，不会在流体流动通道内设置任何阻碍件，管外安装不阻碍流体的流动，测量过程与生产过程同时进行。
陆彦飞福建福清核电有限公司福建省福清 350318摘要：超声波流量计是一种无阻碍流量计，在测量过程中，不会在流体流动通道内设置任何阻碍件，管外安装不阻碍流体的流动，测量过程与生产过程同时进行。
尤其在大管道、大流量、介质腐蚀性环境下，超声波流量计的优势更加明显，应用更加广泛。
本文首先阐述了超声波流量计的测量原理，然后介绍了超声波流量计在核电厂的应用案例，最后，本文列举了超声波流量计在核电厂应用过程中出现的问题及处理方法。
关键字：超声波流量计；应用；故障处理 1.超声波流量计概述1.1概述超声波流量计是一种无阻碍流量计，在测量过程中，不会在流体流动通道内设置任何阻碍件，管外安装不阻碍流体的流动，测量过程与生产过程同时进行。
相比其他类型流量计，超声波流量计有三大特点：非接触式、精度高、对介质的腐蚀性和化学性无要求等。
正因为超声波流量计具有上述有点，所以使其被广泛应用在各工业领域。
1.2超声波流量计原理超声波流量计常用的测量方法未传播速度差法、多普勒法等。
传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。
其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量；多普勒法的基本原理则是应用超声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。
本文重点阐述时差法测量原理。
时差法超声波流量计是利用超声波信号在流体中顺逆流传播时间之差来测量流体的流速，进而换算为流量，原理图见图1。
图1 超声波流量计测量原理一对超声波换能器交替作为接收和发射超声波端，并以一定的夹角安装在管道两侧，交替作为接收和发射超声波端。
毕业设计（论文）低功耗超声波热量表的设计院别控制工程学院专业名称测控技术与仪器班级学号学生姓名指导教师超声波低功耗热量表摘要超声波热量表可实现非接触精确计量，非接触测流，仪表造价基本上与被测管道口径大小无关并且测量结果不受水质影响，又可制成非接触及便携式测量仪表，故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题，在诸如水量、热量等计量中有着广泛的应用。
本文设计一种用于城镇小区户用超声波热量表，主控芯片采用MSP430系列微功耗单片机，流量侦测采用超声波专用流量收发侦测芯片TDC-GP2芯片，外接超声波发射与接收探头，实现顺流与逆流超声波的收发；依据时差法通过测量时差，得出热载体流速；再扩展相应的接口电路，经由单片机，通过编程对流速度处理实现流量的采集与处理。
进水与回水管道加装铂电阻温度传感器，通过测量进水与回水温度差及流量，根据K系数法或焓值差法计算出热量。
最后，利用M-Bus总线实现热量等数据的收发，然后通过lcd将热量显示在屏幕上。
关键字：超声波，低功耗，MSP430,TDC-GP2.Ultrasonic low power consumption heat meterAbstractNon-contact ultrasonic heat meter can achieve accurate measurement, non-contact flow measurement, instrumentation cost essentially nothing to do with the measured pipe diameter size and measurement results from water quality impacts, can be made of non-contact measuring instruments and portable, it can solve other types meters are difficult to measure corrosive, non-conductive, radioactive and explosive media flow measurement problems, such as water, heat, etc. has been widely used in the measurement.This design method for urban residential household ultrasonic heat meter, master chip power microcontroller MSP430 series, dedicated traffic flow detection using ultrasonic transceiver chip TDC-GP2 chip detection, external ultrasonic transmitter and receiver probe, along countercurrent flow with ultrasonic transceiver; basis by measuring the time difference difference method, draw heat carrier flow; further extend the corresponding interface circuit via microcontroller, programmable convection speed processing to achieve traffic acquisition and processing. Inlet and return pipe installation platinum resistance temperature sensor by measuring the water and return water temperature difference and the flow, according to the K-factor method or the enthalpy difference method to calculate the heat. Finally, the use of M-Bus data bus transceiver to achieve heat, etc., and then the heat through the lcd display on the screen.Keyword：ultrasonic wave，low power,MSP430,TDC-GP2.目录摘要 (I)目录 (III)1绪论 (1)1.1课题研究的意义背景，国内外研究现状及研究方法 (1)1.1.1 研究的背景与意义 (1)1.1.2 国内外发展现状 (2)1.1.3 课题的研究内容 (5)2 流量温度热量测量 (6)2.1功能要求 (6)2.2系统构成 (6)2.3设计要求 (7)2.4流量测量 (7)2.4.1时差法超声波流量测量的基本原理 (7)2.4.2时差法超声波流量测量的特点 (10)2.4.3影响时差法测量精度的主要因素 (11)2.5超声波传播时间测量的实现 (11)2.5.1 TDC-GP2简介 (11)2.5.2 TDC-GP2时间测量的工作原理 (13)2.5.3 TDC-GP2的低功耗 (14)2.6温度测量 (14)2.6.1热电阻测温原理及实现 (15)2.6.2应用TDC-GP2测温 (18)2.6.3应用TDC-GP2测温的影响因素 (19)2.7热量测量 (19)3硬件电路设计 (22)3.1硬件设计综述 (22)3.2系统硬件结构设计及工作流程 (22)3.3单片机选型 (23)3.3.1单片机选型的要求 (24)3.3.2单片机的介绍 (25)3.4超声波流量测量模块 (25)3.5温度采集模块 (27)3.6LCD显示模块 (29)3.7键盘输入模块 (29)3.8时钟电路 (30)3.9微处理器与TDC-GP2的接口 (31)3.10M-BUS通信总线 (31)4软件电路设计 (33)4.1MSP430的编程语言和编译环境 (33)4.2软件的总体构成 (33)4.3系统主流程图 (34)4.4初始化模块 (35)4.5计算子程序 (38)4.6中断程序 (39)4.7时差测量模块 (39)4.7.1流量测量 (40)4.7.2 温度测量 (41)4.8键盘及显示模块 (42)结论与展望 (45)参考文献 (47)附录A 微控制电路原理图 (48)附录B 流量和温度采集电路原理图 (49)1绪论1.1 课题研究的意义背景，国内外研究现状及研究方法1.1.1 研究的背景与意义热量表是测量、计算、并显示热交换系统所释放或吸收的热量量值的仪表。
DTFX1020C固定安装插入式高精度时差式超声流量计融合了世界上先进的流量测量技术，提供了高精度的测量系统，多用途性、便利的安装和可靠性，可在几分钟内投运。
DTFX1020C固定安装插入式高精度时差式超声流量计利用迪纳声独特的双时基时间放大运算方式，数字截面校准技术，可选隔离输入输出方式和现场可替换的通讯I/O模块。
DTFX1020C固定安装插入式高精度时差式超声流量计流量测量系统性能价格比卓越，功能齐全，适合管径：80mm～4000mm。
主要特点■ 插入式，安装简便，成本低，免维护。
■ D TFX1020C固定安装插入式高精度时差式超声流量计测量量程比大于4000：1，这种极宽的量程使仪表可以测量正常流速的流量，也可测量因管道和阀门泄漏引起的微流量。
■ 自动雷诺数补偿，可确保测量层流、管径大小头和管路扰动区域流量的精确度。
■ 多种显示单位可选。
■ 现场输出模块式I/O接口可替换，包括128K数据通讯，4～20mA输出，瞬时流量脉冲信号输出，RS232C，RS485，热电阻RTD （可以接入RTD测量热流量）。
■ DTFX1020C固定安装插入式高精度时差式超声流量计系统的测量范围包括零流量。
读数精确、可靠，特别在低流量区域，性能大大优于各种文丘利机械式、差压式和涡街式流量计性能。
主要技术指标变送器■供电：标准9～28VDC@2.5VA max. 115或230VAC 50/60Hz±15%@5VA max■流速： -12～ +12m/s（包括零流量）■输出：所有输出模块均与地及系统地光电隔离，至多安装两种输出方式可选4～20mA输出、脉冲输出、继电器输出、RS232C、RS485、数据存贮器■精度：±0.5%读数（流速>0.3m/s，现场标定）；1.0%（流速>0.3m/s，不必现场标定）； 0.003m/s 精度误差（当流速<0.3m/s）(注：定货需指明)。
DTFX1020PX3便携式高精度时差超声流量计采用时间差超声测量原理，是融合了世界上先进的非接触式流量测量技术、先进的多脉冲宽带数字技术设计而成的一种全新通用型多功能超声流量计。
它提供了测量系统的高精度、高稳定性、多用途性、便利的安装和可靠性，可在几分钟内测量出数据。
它具有独特的双时基时间放大运算方式、先进的DSP信号处理和运算技术及平均流速数字校准技术。
它适合测量密闭管路中满管的比较纯净的液体如：自来水、海水、水工循环水、成品油等；化学腐蚀性的液体如：强酸强碱、氨水等。
由于采用多脉冲宽带信号发射技术，也适合测量带一定颗粒或气泡的液体。
DTFX1020PX3便携式高精度时差超声流量计工作原理与概述
迪纳声DYNASONICS数字多脉冲宽带技术是在迪纳声宽带技术基础上发展起来的技术。
换能器并不是透过管壁发射单个脉冲，而是突发至多达每组约100个脉冲，提供了近100～1000倍的信号强度，在此情况下，即使发射脉冲中断，仍能满足精确测量流量所需的足够信号，在有一定量的气泡和悬浮物存在的情况下也能可靠测量。
它不受流体性质变化的影响，这样它就允许单个的换能器在很宽的频率范围内发射和接收，应用在很宽的管径范围（例如：DN20-50 小管径传感器，DN50-1250 中型传感器，DN1000-DN4000大管径传感器），而且这种换能器在管道上使用时可以发射不失真、稳定性好及高振幅的声波信号，单组传感器即可达到较高的测量精度。
DTFX1020PX3主要技术特点：
■ 迪纳声最新的科研成果，高精度，高可靠性，稳定性。
■ 携带方便
■ 内置充电电池可工作48小时以上
■ 迪纳声时差超声流量计MultiBeam™技术设计
■ 适合相对纯净液体流量的管外测量，尤其是水流量测量
■ 在工业循环水、空调制冷循环水、原水、高压水、自来水应用广泛
■ 国内众多权威计量测试单位见证卓越性能
DTFX1020PX3主要技术指标
■精度：±0.5%读数（流速>0.3m/s，现场标定）；±1.0%读数（流速>0.3m/s，不必现场标定）；±0.003m/s精度误差
（当流速<0.3m/S）
■可测量极低流量,至极限流速为0.01m/s
■传感器管径范围: 适用管径范围为20mm～4000mm
■供电：内置充电电池。
充电电源：220VAC 50HZ～60HZ±15%@5VAmax
■一对传感器可满足不同材质，不同管径的测量需要
■适用介质温度：标准传感器-40～82℃，高温传感器-40～160℃（选配）
■4-20mA或频率输出功能（订货时指定）
DTFX1020PX3的典型用途
1.流量巡查、流量跟踪和采集、泄漏检测；流量监控网络系统；
2.循环水测量、节能检测、节水管理；
3.现场流量计的校验、标定、数据评判等；
4.原水、海水、一般污水；
5.饮料、酒精、啤酒、药液等；
6.汽油、煤油、柴油等油品；
7.发电厂（核电、火力和是水力）；热力、供暖、供热；
8.冶金、矿山、石油、化工；
标准选型：
DTFX1020PX3 —x x x x (详情请来电咨询)
配件包括：①便携箱
②便携式主机
③标准传感器（DN50～DN1250），传感器线为可伸缩弹性电缆4m或8m可选。
④美国道氏耦合剂
⑤绑带
⑥充电器
可选：大管径传感器
小管径传感器
高温传感器。
