设管道的内径为d0,管壁厚度为d1,超声波传送时间为t0,在管壁的传送时间为t1,由此可得超声波在介质中的速度为:
超声波在不同管道材料中的速度为已知,由此可以得到超声波在管道壁之间传送的时间t1如式(3)所示,其中超声波在管道壁之间的传送速度为V,单位为m/s。
由式(1)、(2)、(3)可知管道中的压力为:
由式(4)可知,压力值P与超声波传送时间t0存在唯一对应关系,只要测得超声波传送时间t0,就能得出管道中的压力值,由此可知超声波压力测量装置的关键技术是对超声波在管道中的传送时间进行测量。
2 超声波测压装置系统结构
超声波压力测量装置系统结构如图2所示,系统包括DSP及外围电路、超声波发射模块、超声波接收模块、键盘及显示模块。
数据处理模块采用TMS320F2812最小系统,TMS320F2812是目前性价比最高的DSP芯片之一,具有强大的数字信号处理能力,被广泛应用于工业控制,特别是应用在对处理速度、处理精度方面要求高的领域。