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高精度低功耗芯片TDC-GP21在超声波热量表中的应用

前言 相对于用于传统机械式的测量方法,超声波测量技术获取了一种无阻碍式的测量方法。在这种技术的反对下,我们设计出有的新一代超声波热量表没了活动部件、电路更为的灵活非常简单、功耗更加较低、精度更高。而为超声波热量表市场量身定做的TDC-GP21终将为你获取一个极致的解决方案。

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本文摘要:前言 相对于用于传统机械式的测量方法,超声波测量技术获取了一种无阻碍式的测量方法。在这种技术的反对下,我们设计出有的新一代超声波热量表没了活动部件、电路更为的灵活非常简单、功耗更加较低、精度更高。而为超声波热量表市场量身定做的TDC-GP21终将为你获取一个极致的解决方案。

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前言  相对于用于传统机械式的测量方法,超声波测量技术获取了一种无阻碍式的测量方法。在这种技术的反对下,我们设计出有的新一代超声波热量表没了活动部件、电路更为的灵活非常简单、功耗更加较低、精度更高。而为超声波热量表市场量身定做的TDC-GP21终将为你获取一个极致的解决方案。

  超声波热量表的测量原理  以用于较多的时差法超声波热能量表为事例,通过分别测量超声波在流体中顺流和逆流的传播时间,利用流体流速与超声波顺流逆流传播时间差的线性关系计算出来出有流体的动态流速,进而获得对应的流量值。再行分别测得出入水的温度,通过求出差值取得温度系数。将流量值和温度系数带进公式才可取得单位热量。

    如图1右图,超声波在惯性流体中的传播速度用C回应,则顺流和逆流的传播时间分别为:      其中包括换能器的响应时间、电路元件导致的延时等。由于顺流和逆流路径的一致性,顺、逆流的是一样的。

顺、逆流传播的时间差为:    由此获得流体流速V和瞬时流量Q的计算公式(K为流速产于修正系数):   再行通过K系数法,我们就可以得出结论热量E:    德国ACAM公司针对超声波热量表市场新的发售的TDC-GP21  TDC-GP21是德国ACAM公司在TDC-GP2的基础上发展的新一代产品。除了具备TDC-GP2所具备的高精度时间测量,高速脉冲发生器,接管信号使能,温度测量和时钟掌控等功能外,它还构建了施密特触发器,斩波平稳的内部较为器和仿真电源等类似功能模块,使得它特别是在适合于超声波流量测量和热量测量方面的应用于。这款芯片利用现代化的纯数字化CMOS技术,将时间间隔的测量分析到22ps的精度,给超声波热量表的时差测量获取了一个极致的解决方案。

  1、TDC-GP21的技术核心时间数字转换器(TDC)  TDC即时间数字转换器(Time-to-DigitalConverter),它是利用信号通过逻辑门的意味著时间延迟来准确分析时间间隔。    图2TDC时间测量单元  图2表明了这种测量意味著时间TDC的主要构架。芯片上的智能电路结构、借贷电路和类似的布线方法使得芯片可以准确地记下信号通过门电路的个数。芯片能取得的最低测量精度基本上由信号通过芯片内部门电路的最短传播延迟时间要求。

  测量单元由START信号启动时,接管到STOP信号暂停。由环形振荡器的方位和粗值计数器的计数值可以计算出来出有START信号和STOP信号之间时间间隔,测量范围平均20位。在3.3V和25℃时,GP21的大于分辨率是22ps。

温度和电压对门电路的传播延迟时间有相当大的影响。一般来说是通过校准来补偿由温度和电压变化而引发的误差。


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