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一种高精度时差法超声波水表的设计与实现

论文摘要

为了克服传统机械式水表存在的计量灵敏度低、压损大、长期磨损导致精度降低等问题,提出并实现了一种基于时差法和数据滤波的新型超声波水表。设计了由STM32F071主控芯片、高精度计时芯片TDC-GP22等组成的超声波水表硬件系统,支持温度补偿和低功耗模式;提出了结合卡尔曼滤波与算术平均的新型数据滤波算法,有效降低了测量误差,提高了水表的测量精度。实验测试及检定数据表明,该超声波水表具有精度高、功耗低等特点,综合性能能够满足实际工程应用的需要。

论文目录

  • 1 系统总体设计
  •   1.1 总体方案
  •   1.2 时差法超声波测量原理
  • 2 硬件设计
  •   2.1 硬件总体
  •   2.2 TDC-GP22电路图
  • 3 软件设计
  •   3.1 软件系统设计
  •   3.2 数据滤波
  •     3.2.1 卡尔曼滤波
  •       ①预测现在状态
  •       ②更新协方差
  •       ③计算Kg值
  •       ④参考测量值进行估计
  •       ⑤更新k时刻的协方差
  •     3.2.2 数据滤波算法
  • 4 实验结果与分析
  •   4.1 实验设置
  •   4.2 实验数据
  •   4.3 数据分析
  •   4.4 零点漂移分析
  • 5 结束语

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 王磊阳,陈建峰,刘明祥,张凯

    关键词: 电子测量,超声波水表,时差法,卡尔曼滤波,低功耗

    来源: 传感技术学报 2019年08期

    年度: 2019

    分类: 信息科技,工程科技Ⅱ辑

    专业: 建筑科学与工程

    单位: 中国计量大学计量测试工程学院

    基金: 国家自然科学基金项目(11472260)

    分类号: TU821.2

    页码: 1175-1181+1193

    总页数: 8

    文件大小: 1746K

    下载量: 284

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/c8ab859db178f245f0a1930b.html