利用EFM32G840F64和GP22芯片的超声波水表流量校准方法

GP21系列应用之一

超声波水表以其高准确度、低始动流量、压损小、量程比宽等特点迅速在供水行业中得到广泛使用，随着超声测流技术的不断进步，超声波水表的技术也在不断发展。尤其在2013年超声波水表国家标准制定完成后，各个公司更是掀起了超声波水表研发热潮。超声波水表研发入门容易，但是一个公司从研发到量产高质量符合国家标准的超声波水表需要较长的研发周期。

1、世强超声波水表方案框图

EFM32G840F64+GP22超声波水表方案功耗低，外围元器件少，友好的软件开发环境等优势使该方案逐渐成为国内超声波水表研发的主流方案。目前国内已经有十几家水表公司采用这个方案。结构框图见图1。

图1 超声波水表结构框图

2、超声波水表流量校准方法

以校准一个流量点为例进行介绍。

首先实验获得批量生产样表的基础数据。

以20口径超声波水表为例，校准2500升/小时流量点，每10秒钟约走水6.94升。

实验获得在约2500升/小时流速时，飞行时间差为2微秒，这样，在这次批量生产的表中预设一组数据：2微秒，6.94升。然后开始生产校准，约2500升/小时的流速，校准用水大约65升左右，耗时约94秒。校准过程中，EFM32G840F64每10秒钟累计流量增加6.94升，直到校准完成，不足10秒按百分比累计流量。在校准过程中，EFM32G840F64也一直在计算飞行时间差的平均值。

校准过程结束后，EFM32G840F64首先记下平均飞行时间差，这个时间差就是这块表在约2500升/小时流速时的平均飞行时间差（实际的水流速度可能不是2500升/小时，因为很难精确的调到这个流速，再者流速一直在抖动，但是飞行时间差和流速是局部线性的，允许有偏差）。EFM32G840F64再通过串口从上位机得到实际累计了多少流量，实际标准流量除以EFM32G840F64校准时间内累计的流量，这个比例系数乘以6.94，就是这块表在约2500升/小时的流速时每10秒实际应该累计的流量。

至此，得到了约2500升/小时流速时的一组实际数据：实际飞行时间差，实际每10秒累计流量。再一次测试这个流速下的数据时，以这组数据为准，超声波水表精度就已经很高了。

3、结论

世强技术中心超声波水表研发团队在充分利用EFM32G840F64和GP22芯片性能优势的基础上，经过近5年的实验，成功开发出低功耗超声波滴水表。

应用这种校准方法，客户在量产的过程中，超声波水表校准完成后，再进行复测，合格率高达98%以上。

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