第36卷第1期大学物理实验Vol．36No．12023年2月PHYSICALEXPEＲIMENTOFCOLLEGEFeb．2023收稿日期:2022-10-28基金项目:2021年贵州省教育厅教学内容和课程体系改革项目(2019012);贵州大学实验室开放项目(SYSKF2022-012);大学生创新创业训练计划项目(S202110657045);贵州大学“教学质量提升”重点项目(GDJXZLTS2019001)*通讯联系人文章编号:1007-2934(2023)01-0081-04“v型”时差法超声波流量计李祺龙1，孙豪2，莫仁杰3，白光富3*(1．贵州大学大数据学院，贵州贵阳550025;2．贵州大学机械工程学院，贵州贵阳550025;3．贵州大学物理学院，贵州贵阳550025)摘要:超声波流量计不需要破坏管道的内部结构便可知道管道内部的液体流速，与其他流量计相比更优越。文章采用超声波“v型”时差法来测量管道内部液体的状况，利用多次脉冲法提高了测量精度，采用52单片机对流速和方向进行实时处理，测量结果能够实时显示。本装置在非侵扰流体流速测量方面具有一定的实用价值。关键词:超声波;“v型”时差法;多次脉冲法;52单片机中图分类号:O657．5文献标志码:ADOI:10．14139/j．cnki．cn22-1228．2023．01．017《大学物理实验》投稿网址:http://dawushiyan．jlict．edu．cn面对大量工业用途的液体能源的输送以及液体废料管理，对其流量检测以便达到相应的目标或安全线是一个很重要的任务［1-5］。传统的机械式流量计存在着许多难以解决的困难，例如精度、流向等，特别是介入测量会对待测液体产生影响或者为系统的密封性造成影响。相较而言超声波流量计能够实现非侵入性测量，能够避免对待测液体带来潜在破坏［5-8］。文章在现有文献的基础上设计了一种高精度超声波流量计方案。该方案通过“v型”时差法提高了测量精度，通过单片机的控制实现实时测量和现实的功能。该装置测量中是通过外部安装使用，减少了装置的磨损，提高了使用寿命。1装置原理与设计方案1．1时差法原理液体通过管道内部的流量可以用如下的表达式来计算:Q=ρ液v液S管，(1)其中，Q代表液体在该管道中的流量，ρ液表示液体的密度，v液表示液体的平均流速，S管为管道横截面积。由于液体密度和管道横截面积都是可以精确测量而且是不变的，因此需要进行实时测量的只有液体的平均流速。声波在液体中的传播速度会随着液体的流动而产生不同的结果，时差法即是基于该原理，其计算原理如图1所示:图1超声波流量计时差法原理在管道内部有液体流过，通过超声波换能器1与超声波换能器2分别进行超声波信号的发射和接...
