1. 研究目的与意义
流量计是计量科学技术的组成部分之一，它与国民经济、国防建设、科学研究有密切的关系。做好这一工作，对保证产品质量、提高生产效率、促进科学技术的发展都具有重要的作用。特别是在能源危机、工业生产自动化程度愈来愈高的当今时代，流量计在国民经济中的地位与作用更加明显。流量计广泛应用于工农业生产、国防建设、科学研究对外贸易以及人民生活各个领域之中。在石油工业生产中，从石油的开采、运输、炼冶加工直至贸易销售，流量计贯穿于全过程中，任何一个环节都离不开流量计，否则将无法保证石油工业的正常生产和贸易交往；在化工行业，流量计不准确会造成化学成分分配比失调，无法保证产品质量，严重的还会发生生产安全事故；在电力工业生产中，对液体、气体、蒸汽等介质流量的测量和调节占有重要地位。流量计的准确与否不仅对保证发电厂在参数下运行具有很大的经济意义。而且随着高温高压大容量机组的发展，流量测量已成为保证发电厂安全运行的重要环节。如大容量锅炉瞬时给水流量中断或减少，都可能造成严重的干锅或爆管事故。这就要求流量测量装置不但应做到准确计量，而且要做到实时监控。在钢铁工业生产中，炼钢过程中循环水和氧气(或空气)的流量测量是保证产品质量的重要参数之一；在轻工业、食品、纺织等行业中，也都离不开流量计量。
常规的流量计，如涡轮流量计，其工作原理是速度式流量计中的主要种类,当被测流体流过涡轮流量计传感器时，在流体的作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，同时，叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力线，改变线圈的磁通量，根据电磁感应原理，在线圈内将感应出脉动的电势信号，即电脉冲信号，此电脉动信号的频率与被测流体的流量成正比。再如浮子流量计，其工作原理是被测流体从下向上经过锥管和浮子形成环隙时，浮子上下端产生差压形成浮子上升的力，当浮子所受上升力大于浸在流体中浮子重量时，浮子便上升，环隙面积随之增大，环隙处流体流速立即下降，浮子上下端差压降低，作用于浮子的上升力亦随着减少，直到上升力等于浸在流体中浮子重量时，浮子便稳定在某一高度。浮子在锥管中高度和通过的流量有对应关系。
虽然传统的流量计已经发展得相当成熟，但其流量检测元件与被测流体直接接触，放入流体中的检测元件会破坏了原流场，改变了流体的流动状态，从而影响其测量精度；并且检测元件受到流体的冲击、摩擦和磨蚀会降低仪表的寿命；安装和拆卸起来比较麻烦；流量计的位置固定，只能实现定点测量；有些流量计体积大，重量重，不携带方便；数据输入输出没有通过人机对话方式进行，自动化程度低，测量和校准流量计耗时较长，工作量大，操作不方便，观察不直观，很大程度上阻碍了流量计的快速发展。
2. 研究内容与预期目标
超声流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量计不用在流体中安装测量元件，故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。本课题即是研究一种面向便携式工作场景的超声波流量计。 具体任务要求： （1）分析、总结便携式超声流量计的工作特点及控制要求；（2）进行控制方案设计与比对、优选设计方案；（3）设计硬件电路图； （4）编写软件流程图及程序代码； （5）提交毕业论文一份及相关英文文献翻译一份。
3. 研究方法与步骤
本课题选用单片机作为控制器，采用时差法超声波流量检测原理作为主要方法，利用单片机的控制计算功能对流量进行实时测量和监控。
步骤如下：
（1）学习单片机基本理论知识以及熟练掌握单片机仿真编程软件。
（2）选用合适的硬件。
（3）提出整体的实行思路，并且绘制整体的流程图，绘制主要组成部分的电路图。
（4）编写单片机指令并进行仿真测试。
（5） 将软件和硬件结合到一起，进行调试和修改，达到预期的目的。
4. 参考文献
[1] 周会映.相关超声波流量计中相关器的硬件实现[D].电子科技大学,2008.[2] 李玉娟,马华.C语言程序设计实验指导[M].人民邮电出版社,2012.
[3] 刘海成,曲贵波.单片机及应用原理教程[M].北京:中国电力出版社,2012.7.
[4] 冯先成.单片机原理与应用[M].电子工业出版社,2013.
5. 工作计划
（1）2022-2-25～2022-3-17（3周） 查阅相关背景及技术资料，制订具体计划，撰写开题报告。
（2）2022-3-18～2022-4-07（3周） 提出实现方案，熟悉控制模块硬件资源及编程技巧。
（3）2022-4-08～2022-4-28（3周） 设计电路原理图，提出程序框图，编制控制程序。
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