超聲波流量計(jì)的超聲波如何發(fā)射接收電路呢？
2018/9/3 17:17:07??????點(diǎn)擊：
超聲波流量計(jì)的超聲波發(fā)射接收電路
技術(shù)領(lǐng)域
超聲波流量計(jì)的超聲波發(fā)射接收電路,涉及超聲波發(fā)射接收電路的改進(jìn),適用于壓力、溫度變化范圍寬、大口徑、大流量氣體的超聲波流量計(jì),液體濃度測(cè)量、氣體組分分析
背景技術(shù)
現(xiàn)在用于超聲波流量計(jì)的超聲波發(fā)射接收電路,一般都采用單閉環(huán)自動(dòng)增益控制,由于氣體超聲波流量計(jì)使用環(huán)境非常復(fù)雜,溫度、壓力、聲程、氣體流速范圍變化范圍非常寬,造成回波信號(hào)的強(qiáng)弱波動(dòng)非常大,給電路設(shè)計(jì)帶來(lái)了非常大的難度,尤其是超聲波發(fā)射接收電路的聲時(shí)接收一般都采用首波接收或者純包絡(luò)線電壓幅值接收控制,在實(shí)際使用中存在無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜的壓力、溫度、多組分氣體、口徑多重變化的檢測(cè)環(huán)境,總是需要根據(jù)不同檢測(cè)情況,不斷的更改超聲波發(fā)射接收電路,更改超聲波觸發(fā)探頭來(lái)適應(yīng)不同的壓力溫度、氣體組分、口徑的檢測(cè)情況,因此,造成現(xiàn)有的超聲波流量計(jì)檢測(cè)適應(yīng)性差,生產(chǎn)和使用不便,檢測(cè)的精度不高。
內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)在通用的超聲波發(fā)射接收電路的不足,本發(fā)明人通過(guò)長(zhǎng)期研究,設(shè)計(jì)了一種生產(chǎn)和使用方便,能夠適用于不同口徑、不同壓力、不同氣體組分和不同溫度條件下進(jìn)行超聲波氣體流量檢測(cè)的超聲波流量計(jì)的超聲波發(fā)射接收電路。
本實(shí)用新型超聲波發(fā)射接收電路由發(fā)射電路,電壓調(diào)整電路,程控放大電路,接收電路,數(shù)字濾波電路,MCU控制器,數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC),壓控放大器,模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC),檢波電路,溫度檢測(cè)電路,壓力檢測(cè)電路,流量計(jì)運(yùn)算單元,聲時(shí)電路,可編程邏輯器(FPGA,時(shí)鐘門(mén)構(gòu)成。
發(fā)射電路由MCU控制器產(chǎn)生脈沖驅(qū)動(dòng)髙壓去激發(fā)換能器,觸發(fā)電壓可以調(diào)整,提高發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度和接收信號(hào)的信噪比;接收電路由MCU控制器和流量計(jì)運(yùn)算單元通信獲得超聲探頭從管道內(nèi)壓力和溫度信號(hào),經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADω模糊算法確定前置程控放大倍數(shù),MU控制器通過(guò)檢波電路跟蹤采集檢波信號(hào)輸岀至數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(AC控制壓控放大器鎖定信號(hào)幅值,可編程邏輯器(PGA)根據(jù)檢波信號(hào)鎖定峰值,并鎖定峰值對(duì)應(yīng)的超聲波波峰,時(shí)鐘門(mén)是頻率為100Mz的低溫漂髙精度髙穩(wěn)定度的時(shí)鐘,利用超聲波的波峰過(guò)零檢測(cè)確定精度的聲時(shí),包絡(luò)檢波對(duì)應(yīng)的超聲波波峰正好是超聲波的中心頻率,使得這種超聲波接收處理比采用首波接收電路處理的精度要高。電路中:壓控放大器和檢波電路組成實(shí)時(shí)跟蹤的PID內(nèi)閉環(huán)自動(dòng)增益系統(tǒng)和溫度檢測(cè)電路、壓力檢測(cè)電路、電壓調(diào)整電路、壓控放大器控制范圍組成模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的外閉環(huán)自動(dòng)増益系統(tǒng),從而構(gòu)成自適應(yīng)式雙閉環(huán)數(shù)字自動(dòng)增益控制,雙自動(dòng)增益的實(shí)現(xiàn),可以使流量計(jì)針對(duì)表體的變換、溫度、壓力的變換而不需要調(diào)整電路參數(shù),提髙了超聲波發(fā)射和接收的電路適用范圍,實(shí)現(xiàn)了寬壓力、寬溫度、寬聲程范圍的自適應(yīng),而且提高了檢測(cè)控制精度。峰值跟蹤型過(guò)零點(diǎn)檢測(cè),保證了聲時(shí)接收信號(hào)的精確性,以超聲波信號(hào)的中心頻率波的過(guò)零檢測(cè)作為聲時(shí)的控制,聲時(shí)門(mén)可控制在25nS以?xún)?nèi),再配以100M時(shí)鐘頻率的低溫漂高精度高穩(wěn)定度的時(shí)鐘和多次測(cè)量取平均值法,可以進(jìn)一步將聲時(shí)門(mén)精確到10nS的聲時(shí)精度
本實(shí)用新型生產(chǎn)和使用方便,電路的自適應(yīng)能力強(qiáng),測(cè)量精度高,可廣泛適用在超聲波流量計(jì)上,提高檢測(cè)流量精度和量程范圍,也可以適用于液體濃度測(cè)量、氣體組分分析
附圖說(shuō)明
所附圖是超聲波流量計(jì)的實(shí)施例圖1.本實(shí)用新型電路示意圖
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