Здравствуйте. Уже 4-ю неделю пытаюсь получить адекватные значения с ультразвукового расходомера для жидкостей, но показания всегда плывут в зависимости от температуры.
У меня расходомер китайский, геометрических размеров нет, есть только то, что удалось намерять штангенциркулем, поэтому все размеры приблизительные.

Нашел похожую картинку, 4 и 6 - датчики.


Расходомер состоит из 2-х пьезодатчиков, каждый из которых попеременно выступает и передатчиком, и приемником. Сначала запускаю импульсы против течения жидкости, получаю время Tup, потом за течением и время Tdn.
Далее через формулу получаю объем V = S * ((0.5*L/Tdn)-(0.5*L/Tup)), где
S - площадь сечения трубы в зоне распостранения ультразвука
L - расстояние между датчиками.
По указанной формуле удается скалиброваться на одном расходе, но с изменением температуры плывет и расход.
Дело в том, что L у меня состоит из 2 участков (~10мм), перпендикулярных направлению жидкости и 1-го "честного"(~56мм), где сигнал распостраняется параллельно потоку жидкости.
Пытался вычесть из Tup, и Tdn время прохождения перпендикулярных участков, но это ничего не дало.

Кто сталкивался с такой задачей, помогите формулой или советом куда копать.

А для квартиры-- там вообще расходы маленькие, в низу, на малых скоростях потока можно вообще перескочить в ламинарный режим., Никто дома воду не льет, да и тепло берегут.
соответсвенно скорости маленькие.
А самое главное дороги ультразвуковые для бытовых. Вертушки в 10 баксов вкладываются по себестоимости. у Вас цена на порядок больше будет

Это в теоретическая погрешность, рассчитанная для случая если неизвестно расстояние между зеркалами. С реальными данными не имеет ничего общего, особенное если датчик начинает нагреваться, расширяется труба, увеличивается расстояния между зеркалами, увеличивается фактический путь для УЗ сигнала.
Поэтому я и написал что "задача усложнилась", о тепловом расширении при создании первого поста я еще не подозревал.

На длях испытывал счетчик на государственном эталоне, до сих пор никак не могу понять почему при стабильной температуре плывет погрешность, причем чем меньше расход, тем больше погрешность уходит в "+". Если б не грубая коррекция (отнимание каждую секунду 1 грамм при наличие расхода), то в точность +/- 3% уже б не вложился.
Грешу на 2 фактора:
- давление (менялось в зависимости от расхода, так устроен эталон)
- что-то мне непонятное, вроде турбулентности



Расходы действительно небольшие, обычно у нас ребята настраивают где-то на 120 л/час, но счетчик обязан считать нормально во всем диапазоне расходов.

Ну это от жадности производителя зависит. Если получится скорректировать существующий датчик или хотя бы "за ушы" втянуть в нужный диапазон, то цена теплосчетчика будет не сильно дороже механического, а из плюсов получаем что на него не влияет постоянный магнит как на механический.

три процента это плохо, если это только по расходу . есть куда расти. ориентируйтесь но процент
По расходу-- ультразвук считает некоторую среднюю скорость по часть объема мерного участка, где он не распространется.
средняя по трубе, это расход /на площадь сечения. Они не совпадают, и корректируются коэффициентами.
В первом приближении, если нет нелинейности-- все бы и решилось.
Но нелинейность есть везде, даже там Где ее нет .
В принципе, если все мерники ведут себя одинаково, до этой одинаковости и можно при проливке можно высчитать и скомпенсировать коофициентами


Ну это если верхний диапазон, то нижний будет 12,, а может и ниже? там в три процента не войдете
"

Не это не жадность производителя, а потребителя.
Ставит будет потребитель, и ему наплевать что там он показывает. Вам как потребителю, чем меньше показывает тем лучше.
С учетом того что вертушки поверяются раз в 5 лет, а Ваш счетчик нужно раз в 2 года--, и его магнитом не остановишь--- зачем потребителю такой. Разве что обяжут под страхом расстрела.
А дороже будет сильно. У вас процессор, экран, память, и еще электричество нужно. (или батарейный вариант)
.
А вертушки кусок, бронзы, кусок пластмассы, и механический счетчик.

Вот когда запретят как класс, вертушки--- тогда на коне будете.

У нас для механических межповерочный интервал 4 года. На ультразвуковые тоже.

Ну без процессора здесь никак, у нас платят не за объем горячей воды, протекшей через систему отопления, а за гигакалории. Тоесть нужно измерить температуру в подающем трубопроводе, обратном, скорректировать объем по месту установки счетчика (подающий/обратный трубопровод), высчитать калории.

Для вновь входящих в реестр обычно 2 года. Потом может быть. И ли в Украине все покупается?

Это понятно. Но вам легче. Только закрытая система.
Вообще там систем учета много может быть

Мне кажется у Вас построже с этим. У нас за электричеством еще кое-как следят, а с водой ситуация печальная. Контроля почти нет.

Бывал в свое время на проливках и у Вас.
Безобразие. Пролить можно не проливаемое и получить документ.
Хотя за большие деньги это наверное везде., только вопрос в планке

Ростест тоже этим грешит. За деньги и на какашку сертификат выпишут. Потом по межгосударственной договоренности сертификат признается и в Украине.

Если неправильно сделана схема, то при увеличении давления на пьезоэлементе будет увеличиваться постоянное напряжение, соответственно пороговый элемент раньше срабатывает.
А турбулентность будут размывать фронты, для этого надо измерять задежку не по фронту сигнала, а по середине первого импульса, т.е. ловишь фрон, ловишь спад, вычисляешь среднее.


Ультразвук хорош тем что может измерять в широком диапазоне скоростей, но есть сложности с температурной компенсацией.

Сообщение отредактировал HardEgor - Apr 27 2013, 13:58

У меня обработка принятого сигнала сделана не на АЦП + DSP, а на время-числовом преобразователе, на вход которого идет переменное напряжение. Для первого импульса порог установлен в 35 мВ, а время считалось по 6-му импульсу, для которого порог уже сбрасывался в 0 мВ. Поэтому влияние постоянного напряжения исключаю.

К сожалению эту информацию из используемой микросхемы я вытащить не смогу. Можно достать только время до фронта первого импульса и время до фронта второго импульса, или то же самое но только по спаду обеих импульсов.

Как это интересно оно "размоет" У датчика емкость приличная. За время прохождения пути структуру воду можно считать неподвижной.
Что по фронту, что по указанной середине---все плывет в большей или меньше степени.


зачем такой маленький Можно и пропустить.
Ставьте первый порог большой, второй порог нулевой. По первому синхрнизируетесь, по второму ловите и считаете времена. Переход через ноль как раз всегда практически на месте стоит.
В формуле учитываете лишний период, что время считаете не по первому фронту , по спаду после него

Судя по моим экспериментам, то по первому импульсу даже направление потока воды на малых расходах установить нельзя, поэтому считаю по следующих (у меня было по 5-му)

Так и сделано. Первый высокий, чтоб не нарваться на шумы и помехи, а после превышения порога первым импульсом порог устанавливается в 0 мВ.

В формуле это не учитываю, так как и не учитываю время пролета вертикальных участков (перпендикулярно движению воды), поскольку погрешность из-за этого в разы меньшая, чем из-за турбулентности, которая тоже не учитывалась.
Использовалась формула . И вот что получилось:


Теперь мне надо разобраться как учесть турбулентность.

Ее не учтете. Она или есть, или нет. Так как у вас в мерном участке все-- будет практически всегда
Учтите уйди в ламинар она там может долго находится, и прост так перейти потом в турбулентность. Поэтому работают на скоростях потока, где турбулентность обеспечена.
Дай бог памяти разность в скорости в центре для турбулентности и ламинара порядка 1.4. Но так как скорость считаете не в середине ту ошибка меньше. Вы не доходите еще до ламинара.
Хотя лучше просчитать

С моим батарейным питание будет накладно поддерживать и ламинарный и турбулентный режим (про переходной вообще молчу). Да и скалибровать будет сложно. Значит надо менять датчик расхода.
А что если взять датчик с немного другим принципом, у которого скорость измеряется не только в центре трубы?
Что-то вроде такого:

Будет его проще скалибровать?

Не занимайтесь наукой. Не войдете в стоимость для бытового
Воспользуйтесь простой коррекцией, в зависимости от скорости.
при линей ной апроксимации войдете в 3 процента.
Если второй степенной член-- так и в процент почти можно

Вот