基于频谱细化算法的超声多普勒流量计设计

作     者：李云飞 冯珂珂 张飞 陈斌 车延超 金岩 

作者机构：安徽建筑大学电子与信息工程学院 青岛海纳云智能系统有限公司 江淮前沿技术协同创新中心 

出 版 物：《传感器与微系统》 (Transducer and Microsystem Technologies)

年 卷 期：2024年第10期

页      面：79-83页

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：青岛市城市安全风险综合监测预警平台项目(ZFCG2022009589) 

主　　题：流速测量 多普勒流量计 ZOOM FFT频谱细化 智慧水务 管理系统 

摘      要：流量计作为一种计量传感器设备，是水务信息化综合系统的重要组成部分，其数据精度直接影响系统计量结果。本文基于频谱细化的方法设计了高精度超声多普勒流量计，该流量计采用低功耗单片机(MCU)作为主控芯片，产生频率可配置的中高频脉冲信号，经功率放大电路后驱动由大功率金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)组成的超声波发射电路。设计了回波信号提取电路，实现回波信号的放大、噪声滤除、频差信号提取等功能。采用复调制ZOOM FFT频谱细化算法进行频谱分析，显著提高了频率分辨率和频移计算精度。经实验测试，在低流速(0.19 m/s)、中流速(0.5 m/s)和高流速(0.984 m/s)状态下，流量计测量误差分别为5.161%、2.248%和1.985%。