TDC GP21系列应用之三：浅析超声波水表流量测量补偿方法（首波补偿）

GP21系列应用之三

超声波水表以其高准确度、低始动流量、压损小、量程比宽等特点迅速在供水行业中得到广泛使用，随着超声测流技术的不断进步，超声波水表的技术也在不断发展。尤其在2013年超声波水表国家标准制定完成后，各个公司更是掀起了超声波水表研发热潮。超声波水表研发入门容易，但是一个公司从研发到量产高质量符合国家标准的超声波水表需要较长的研发周期。

      世强超声波水表方案框图

EFM32G840F64+GP22超声波水表方案功耗低，外围元器件少，友好的软件开发环境等优势使该方案逐渐成为国内超声波水表研发的主流方案。目前国内已经有十几家水表公司采用这个方案。结构框图见图1。

     超声波水表流量测量补偿方法（首波补偿）

水温变化引起超声波在水中传播速度变化，超声波在水中传播速度变化引起流量测量精度变化。依实验数据，当某个流量点在一个温度下校准后，如果不进行补偿，温度每变化3度，流量误差变化1%。超声波水表2级表允许误差是2%，所以，超声波水表必须进行流量测量误差补偿。

当前，利用首波变化补偿是流量测量主要补偿方法之一。

首波是GP21在飞行时间差测量过程中第一个回波。一块超声波水表的结构一旦确定，它的超声波声道长度也就确定了，第一个回波的时间只与超声波在水中传播速度有关。

当温度变化，超声波在水中的速度发生变化，第一个回波的飞行时间也就发生了变化。所以，通过换算，第一个回波的飞行时间可以代表当前水温。

把超声波水表在一个温度下校准后，测量在其它温度下的误差变化，同时得到第一个回波的时间。将流量测量误差和第一个回波时间关联，就可以很好地补偿温度变化带来的流量测量误差。

深圳市世强先进科技有限公司技术中心超声波水表研发团队在充分利用EFM32G840F64和GP22芯片性能优势的基础上，经过近5年的实验，成功开发出低功耗超声波滴水表。

应用首波流量补偿方法，超声波水表可以省去温度传感器，降低成本。同时，补偿效果也比较理想。