一組驚人的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅在美國，每年就有約9000億加侖的廢水從家庭中泄漏出來，每年可為約1100萬家庭提供足夠的生活用水。歐洲和亞洲的其他國家也面臨類似的問題。預計水資源短缺將使這個問題更加復雜。
但是現(xiàn)在情況變了，我們可以提供解決方案。超聲波技術使安裝在智能建筑和智能城市的水表能夠檢測和定位泄漏，即使每隔幾秒鐘就有一滴水泄漏。奧斯汀，安特衛(wèi)普和其他城市正在安裝高科技智能水表，為客戶提供查找漏水和節(jié)約用水的信息，并幫助查找因公共設備管道老化和水管損壞而導致的基礎設施漏水。
“今天可用的水資源是我們未來唯一的水資源，”達拉斯自來水公司的節(jié)水經(jīng)理霍利霍爾特-托雷斯說。“我們必須保護它。技術將使我們能夠在越來越高的水平上實現(xiàn)這一目標。”
這種超聲波技術的應用范圍不限于水表應用。這項技術還可以用于測量天然氣流量，甚至可以檢測流經(jīng)管道的氣體混合物的成分。它甚至可以幫助醫(yī)務人員調整手術設備中的氧氣輸送濃度。
當然，超聲波也不是什么新鮮事。比如蝙蝠利用超聲波測距避開障礙物，在夜間捕捉昆蟲。此外，在更高科技的應用中，超聲波被用于材料識別、汽車防撞以及工業(yè)和醫(yī)學成像。
現(xiàn)在用于水表等流量米。傳統(tǒng)上，流量手表由機電系統(tǒng)組成，帶有使用磁性元件產(chǎn)生脈沖的旋轉主軸或齒輪。然而，像恒溫器、電機和許多其他日常設備一樣，流量儀表中的電子系統(tǒng)正在迅速取代機電系統(tǒng)。
“今天可用的水資源是我們未來唯一的水資源。我們必須保護它。技術將使我們能夠在越來越高的水平上實現(xiàn)這一目標。”-霍利霍爾特托雷斯，達拉斯自來水公司水資源保護經(jīng)理
在這些系統(tǒng)中，一對浸沒式超聲波傳感器用于測量聲波在流體中的速度。聲波傳播的速度是流經(jīng)管道的流體的粘度、流速和方向的函數(shù)。超聲波通過的介質的硬度決定了它的傳播速度。
測量的精度取決于傳感器的質量、精密模擬電路的設計和信號處理算法。超聲波傳感器是壓電材料，可以將電信號轉換成頻率相對較高的數(shù)百千赫的機械振動。通常，為了精確測量流量，必須匹配和校準一對1-2兆赫范圍內的超聲波傳感器。他們占了總成本的很大一部分。傳感器系統(tǒng)必須以非常低的功率運行，以確保15-20年的電池壽命。
德州儀器高級流量計量芯片MSP430FR6043包含獨特的模擬前端和算法，可顯著提高精度，降低整體成本和功耗。我們的流量計量架構采用高性能模擬設計、先進算法和嵌入式處理，以減少對昂貴超聲波傳感器的需求。模擬前端和信號處理算法可以補償傳感器失配。
典型的超聲波流量計流量通過發(fā)射超聲波和測量接收器的時間差來估計流速。時差測量通常通過TDC電路監(jiān)控接收波形過零的時間來計算。這種典型測量方法的難點在于不夠靈敏，無法高精度檢測流量。
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2020-12-08 14:25:10
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