在流量测量方面，超声波流量计相比传统流量计来说，己经体现出非常明
显的优势，然而，超声波流量计在技术方面还存在很多技术难点。本文针对大
口径流量下，超声波流量计测量精度低，测量稳定性差的问题，运用了直接时
差法和互相关法的时间测量方法，在系统时间测量的过程中，也遇到了许多的
困难和技术问题，对其中一些技术问题做了深入研究。从总体上来说，本文研
制出了以STM32F4为核心，基于高精度计时芯片TDC-GP22和相关法相结合的
气体超声波流量计的样机。从课题结果看，主要做了以下几个方面的研究工作:
(1)介绍了超声波流量计的设计框图，并详细论述超声波流量计的工作原理
以及超声波时间测量技术，阐述了超声波换能器的特性参数，确定了超声波流
量计的设计参数与超声波换能器的选型。
(2)采用32位ARM微处理器芯片中STM32F4系列来设计整个系统，充分
利用了该系列单片机的软硬件资源与低功耗上等优点。分析了高精度计时芯片
TDC-GP22的计时原理，以及内部资源。并围绕着TDC-GP22搭建了外部硬件
电路，设计了超声波换能器的激励电路以及回波信号处理电路，通过示波器进
行硬件电路的调试，实现了直接时差法的计时测量。
(3)采用了相关时差法与直接时差法相结合的计时方法。阐述了相关法的测
量原理，并对相关算法进行了MATLAB仿真。相关计时法的应用克服了直接时
差法在噪声干扰下误判阂值，不能正确计量的缺点，提高了系统的抗干扰性，
保证了测量精度与稳定性。
(4)在嵌入式Keil MDK平台上实现了系统的软件设计，包括系统主程序设
计，时间测量模块，相关法时间测量模块，数据处理单元等。
(_5)在实验室条件下，通过实验数据分析了计时芯片TDC-GP22出现计时错
误的原因以及相关法对TDC-GP22的校准，通过对不同流量点流速差数据的拟
合，研究了流速修正系数K，最后对研制的实验样机进行了实流校验。
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