超声波液位计及流量计在测量中时差法的探讨  二十五

5．1总体方案设计

整个系统由信号发生、微控制器、数据采集、相位检测四部分构成。下面以传感器1作为发射传感器为例，说明其工作原理。首先通过人机界面设置系统参数；然后由微控制器(MCU)控制直接数字频率合成器(DDS)“7“砌产生频率1M／-／Z的信号，再控制多路选择器将传感器设为发射传感器，传感器2为接收传感器：微控制器根据所设定参数确定在某一时刻对发射信号和接收信号同时进行采样，采样结果送FPGA处理，直接计算出两通道采集信号与参考信号的相位差，得出频率在IM／yz收发信号间的相位差；MCU根据相位差和系统参数确定频率调节方向和步距，控制DDS再产生一个频率在LMHz附近的另一频率信号，经过同样的数据采集和处理过程得出该频率对应的相位差，根据所提出的时间测量方法，即可得出超声波信号的传播时间。

5．2系统各组成部分的功能

由前面的误差分析部分可知传感器的中心频率会对测量精度有很大影响。在相位误差恒定的情况下，频率越高，相位误差带来的测时误差也越小，而频率并非越高越好：发射信号频率增高，使得系统工作频率也增高，采样频率也增高，增加系统总体功耗，而且高频信号更易受干扰；更重要的是超过1MHz超声波信号在介质中传播时衰减显著加快，使得接收信号幅度过小，信噪比也降低，这样，既增加接收信号处理难度和实现成本，又降低了测量精度。综合以上因素并结合实际情况，实际应用中可采用中心频率为1MHz超声传感器。

电磁流量计