基于TDC-GP22高精度低功耗超声波热量表的设计

基于新型的高速时间数字转换芯片TDC-GP22,利用时差法测量原理,设计了一款高精度低功耗的超声波热量表。为提高测量精度,采用W反射式超声波热量表基表实现流量的测量;为实现低功耗,采用MSP430系列单片机作为主控芯片,实现对外围电路的控制及数据处理。TDC-GP22的测量单元主要完成超声波传输时间和进、出口温度的测量。在A类环境下对多组热量表的测试结果表明:该热量表准确度高,流量误差能控制在1%以内,静态工作电流≤9μA,性能稳定,具有广阔的应用前景。

基于TDC-GP22的多目标激光脉冲测距电路的设计

为了满足高精度多目标激光测距的需求,设计了一种高精度激光脉冲测距电路。电路采用高分辨率的时间-数字转换芯片TDC-GP22测量脉冲时间间隔,同时采用STM32F051K8U6作为主控芯片,实现了对最多三个脉冲时间间距的高精度测量。根据TDC-GP22的特点,设计了激光测距的硬件电路以及其软件控制流程,在试验中发现问题,通过对这些问题进行的分析,对电路做出改进,使电路达到应用要求。实验结果表明,该电路测距稳定性高,测量精度可以到达1 ns以内,对应的距离小于0.15 m。

TDC-GP22在高精度超声波热量表中的应用

采用TDC-GP22芯片测量超声波在水中顺流和逆流传播时的时间差来间接测算水速和水流量,用K系数法对流量和温度差进行积分求出热量。结合STM32F103C8T6低功耗单片机,完成了对超声波热量表软件系统和硬件系统的设计,提高了测量精度,降低了功率消耗和成本的投入。经多次测量结果证明:该超声波热量表测量精度可达热量表行业标准的2级要求。

基于TDC-GP22芯片的超声波流量计

鉴于在复杂工业环境噪声干扰的情况下,基于TDC-GP22芯片的流量计首波识别错位而引起测量不准确的问题,阐述了一款基于TDC-GP22芯片的改进型超声波流量计。在研究TDC芯片首波识别判断策略的基础上,提出设置stop屏蔽窗口时间的方法,截取信噪比最优的回波信号进行声波检测,避免了噪声对TDC芯片的干扰,提升了系统的稳定性和可靠性。最后以MSP430F435单片机为核心,结合TDC芯片测时电路和传感器切换电路,完成了流量计硬件设计。实验结果表明:在较强噪声环境中,该流量计测量精度可达1%。

基于TDC-GP22的超声波流量计设计

为了进一步提高超声波流量计的精度和稳定性,在时差法测量原理的基础上,推导了新的测量公式,该公式可以消除由温度引起的流速非线性误差。此外,利用TDC-GP22最新的第一波检测功能,可以判断超声波信号质量,排除由于扰流或气泡造成的测量误差。最后,对于由管道造成的非线性误差需要在出厂时用3K系数法进行标定。通过以上改进研制的新型流量计,实验结果证明其获得了良好的测量结果。

基于FPGA与TDC-GP22的连续脉冲测距系统研究

针对传统的硬件设计难以实现连续窄脉冲测距的难题,提出了一种FPGA与TDC-GP22相结合的连续脉冲测距的方案。详细介绍了FPGA完成TDC-GP22初始化、工作方式配置以及测量结果读取的具体实现方法,并根据TDC-GP22两种不同的测量范围设计了切换逻辑,实现了大动态范围的连续脉冲测距。实验结果表明,该方案脉冲间隔测量精度小于2ns,满足了脉冲测距的要求。

基于TDC-GP22的45pS分辨率时间间隔测试电路

时间间隔测试是利用GPS、北斗等秒脉冲驯服晶振或铷钟,产生再生秒脉冲的基础,时间间隔的测试精度直接关系到晶振或铷钟的驯服精度和再生秒的稳定度。该文提出了基于ACAM公司的超声波流量计TDC-GP22和FPGA AFS600实现的高精度时间间隔测试方案,TDC-GP22芯片利用逻辑门延迟来实现高精度时间测量,该方案在AFS600内部设计了粗计数器和精确脉宽产生电路和单片机,实验结果表明,测试分辨率可达45p S,测试精度优于100p S。

基于TDC-GP22的脉冲激光测距系统设计

为满足激光测距领域大量程、高精度、高分辨率的应用需求,设计了一种高精度脉冲激光测距系统。系统基于最小可分辨45ps的专用计时芯片TDC-GP22实现高精度、高分辨率的时间间隔测量,并采用高带宽放大电路及恒比定时时刻鉴别方法提高系统精度。详细论述了TDC-GP22时间间隔测量模块的硬件设计及软件流程。实验结果表明,该系统的测量分辨率达45ps,对时间间隔1μs内的测量精度可达60ps,对应150m测距精度可达1cm;对时间间隔1μs以上的测量精度可达1ns,对应千米级测距精度可达0.15m,满足高精度距离测量的应用需求。

基于TDC-GP22的超声波测风仪设计

为了解决现有超声波测风仪测量精度小、电路设计复杂、霜雪等恶劣天气测量误差大等问题,设计一款基于TDC-GP22的高精度超声波风速风向测量仪,时间测量精度可以达到22 ps,采用小波阈值降噪法处理测量数据有效地剔除电磁干扰、空气中固体颗粒对信号的反射等测量误差。给出以STM32F407和TDC-GP22为核心控制芯片的系统总体框架设计,详细论述超声波驱动发射、高精度时间差测量、信号调理、探头自动加热、数据去噪的具体实现过程。测试结果表明,该系统的测量精度和可靠性满足要求。

基于TDC-GP22的室内定位系统的设计及实现

针对室内定位的问题,本文提出了一种无时钟同步的TDOA室内定位系统的设计方案。该系统以仓储搬运机器人为背景,借助于无线电通信电路,通过测量机器人身上的无线电发射器发出的信号到辅助节点的传播时延差(TDOA),使用双曲线定位法估计目标相对坐标位置。方案实现通过用TDC-GP22分别测量每俩组无线电到达的时间差,通过SPI传输给主控芯片NUC100RE3AN处理,将由双曲线定位计算出的坐标通过串口发送给上位机上。实验结果显示具有较高的定位精度,误差一般在1.5 m以内。

基于TDC-GP22的超声波气体流量计设计

通过误差理论分析了超声波传播时间测量对超声波气体流量计计量精度的影响,设计了一种基于TDC-GP22的时差法超声波气体流量计.系统以EFM32低功耗单片机作为MCU,选用高精度专用时间间隔测量芯片TDC-GP22,有效解决了时差法超声波流量计中高精度时差测量问题.分别设计了一种温度、压力采集电路为气体做温、压补偿,有效提高了整个测量的精度.本文详细介绍了TDC-GP22的第一波检测功能和超声波气体流量计系统硬件电路.实验表明,系统流量测量的最大误差在1.5％以内.

最新时间数字转换器TDC-GP22原理与应用经验

TDC-GP系列芯片是以时间数字转换器为核心的一种测量芯片。它可以精确地测量两个脉冲之间的时间间隔。该系类芯片同时具有温度测量功能,使之非常适合应用于超声波流量测量和热量测量领域。本文介绍了已进入市场的最新的TDC-GP芯片TDC-GP22的时间测量原理和其具有的最新改进,并总结了几点应用经验。

基于TDC-GP22的高精度超声波热量表设计

针对热量表精度低的问题,设计了一种高精度超声波热量表。基于V型反射时差法测流量原理,选用高精度时间测量芯片TDC-GP22、低功耗MSP43-F149单片机、Pt1000温度传感器和超声波换能器,实现流量和温度的高精度测量。利用TDC-GP22第一波检测技术对测量精度进行优化,根据温度变化调整参数取值,进一步降低误差,提高系统测量精度。实验结果表明,该热量表测量精度高,稳定性好,达到了2级表的行业标准。

基于TDC-GP22的细长竖管内脉冲激光液位计设计

在细长竖管内安装液位计是测量目标水位高低的常用方式,为了改进当前项目中使用的超声波液位计量程不足、受环境因素影响较大的情况,基于TDC-GP22计时芯片设计了一款宽量程、高精度的脉冲激光液位计。其中硬件方面还包含了STM32最小系统、激光发射和回波信号调理电路等,软件方面以激光测距为理论依据,使用了平均值滤波方式减小误差。经实验验证,文中设计的激光液位计在10 m量程范围内,最大绝对误差为15 mm,最大相对误差为0.3%,与超声波液位计相比具有量程更大和受环境因素影响更小的优点。

超声波液体测温的TDC方法研究

超声波测温采用超声波传播时间作为测量信息,时间测量的误差对测温系统性能有显著影响。针对上述问题,设计了基于时间数字转换器(TDC)方法的超声波水温测量系统。根据传播时间和温度的关系,系统利用FPGA和高精度时间测量芯片TDC-GP22的硬件电路,结合软件程序算法有效降低时间测量误差的影响,并通过合理设计驱动电路和信号处理电路,使得超声波传播时间测量的分辨率能够达到1.0×10-10s,进而系统能够实现温度测量的分辨率达到0.001℃。通过实验证明,该系统具有分辨率高、可重复性高等优点。

基于TDC—GP22的超声波热量表设计

超声波热量表的关键问题是测量数据的高度精确性。设计选取了TDC—GP22测量芯片,配合低功耗MSP430系列芯片作为MCU,配合超声波换能器和Pt1000温度传感器来测量流速和水温。通过TDC—GP22增加的3个重要功能来实现精确的脉冲间隔测量、检测管内异常和简化的多脉冲结果计算。通过在行业标准环境下测试热量表具有较低的功耗、较高的准确度和良好的稳定性。

CTI42502注水测调仪器流量测量系统设计

为提高油田中后期注水开采效果,各油田均已采用精细化分层注水。精细化分层注水不仅要求井下测调仪器具有精细的调节功能,同时还要进行准确的流量测量。研制了一种注水测调仪器流量测量系统,采用TDC-GP22超声流量芯片,优化流量测量算法,解决了流量测量精度难题;同时采用开关霍尔传感器感应调节头旋转的角度,实现了注水水嘴开度的准确调节。室内实验和现场应用表明,该设计符合测量精度要求,满足现场注水测调测井的需要。

基于MSP430的超声波热量表设计

文章阐述了一款基于低功耗芯片MSP430系列单片机的高精度超声波热量表设计。该表采用高精度时间数字转换芯片TDC-GP22作为传感器综合处理芯片,接收并且处理超声波换能器和铂电阻温度传感器Pt1000的测量信号,利用自身的高精度计算来实现管道水流速和温度的电子化测量。文中主要介绍了热量表测量基本原理、硬件结构以及软件设计,最后通过行业标准环境下测试和结果分析,证明了设计的热量表功耗低、稳定性好、精确度高。

基于STM32L152的低功耗超声波热量表的设计

针对目前市场上的超声波热量表存在精度低、功耗高和运算时间长的问题,设计了一种基于STM32L152和TDC-GP22的低功耗超声波热量表,利用时差法超声波流量测量原理和电容充放电原理实现了流量、温度和热量的测量。设计的热量表包括了流量测量、温度测量、通信模块和人机交互模块,详细介绍了热量表的硬件电路设计和软件设计。最后的实验结果表明,流量测量误差在1%以内,并且在19 000mAh的电池供电情况下,热量表可以连续工作9年,使超声波热量表具备了高精度、低功耗等优点,具有良好的应用前景。

汽车防撞系统中的非接触测距研究

以脉冲飞行时间为基础,根据其测量原理,提出了汽车防撞系统的整体方案。针对近距离低速行驶的车辆,设计了系统的硬件和软件部分。系统的总体结构由激光发射模块、激光接收模块、时刻鉴别单元组成。采用高精度时间数字转换芯片TDC-GP22、高性能STM32单片机作为主控器,SPLLL90_3半导体激光二极管、AD500-9作为接收的光电探测器,单片机通过SPI接口技术读取测量结果,经单片机处理后的数据传给LCD12864显示器。基于汽车的行驶方向,并根据激光测距返回的距离值计算出斥力的值,从而改变行车路径,有效地解决了汽车防撞及报警问题。