專利名稱：一種低功耗高精度超聲波流量測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于流體檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種低功耗高精度超聲波流量測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
自從1928年德國人研制出了第一臺(tái)超聲波流量計(jì)以來，超聲波流量計(jì)的研制技術(shù)得到了不斷的改善。早期的超聲波流量計(jì)有精度低、響應(yīng)慢、穩(wěn)定性和可靠性差等致命弱點(diǎn)。但近20年來，由于高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與微處理技術(shù)的飛速發(fā)展以及傳感技術(shù)的進(jìn)步，超聲波流量計(jì)不僅克服了以往的不足，而且以其高精度、高抗干擾性、非接觸測(cè)量不改變流體流場(chǎng)、易操作、低成本等優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越多的業(yè)內(nèi)人士的青睞。超聲波流量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展前景不可限量。根據(jù)工作原理的不同，超聲波流量計(jì)可分為多普勒式超聲波流量計(jì)和時(shí)差式超聲波流量計(jì)。由于多普勒式超聲波流量計(jì)只能測(cè)量含有適量能夠反射超聲波信號(hào)的顆粒或氣泡的流體，其適用性受到了限制。目前應(yīng)用最廣泛的是時(shí)差式超聲波流量計(jì)，其工作原理為超聲波在靜止的流體中的流速為C，流體的流速為Vtl，那么超聲波在流體中的順流速度 SV1=C+ V0 Cos θ，逆流速度為V2=C- V0 Cos θ，兩個(gè)換能器間的距離為L，則順流時(shí)間A=L/ V1,逆流時(shí)間、=17 V2,又C》V。，可得時(shí)差A(yù)T= t2 -t1=2LV0 Cos θ / C2，所以通過測(cè)量時(shí)差Δ T就能通過上式得到流體的流速Ν0。但是超聲波聲速在流體中受溫度的影響很大，在流體的流速測(cè)量中需要對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償，而傳統(tǒng)的溫度補(bǔ)償方法誤差較大和重復(fù)性低的缺點(diǎn)，而且采用較高電壓驅(qū)動(dòng)傳感器，導(dǎo)致裝置的功耗增大，很難滿足現(xiàn)場(chǎng)的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種低功耗高精度超聲波流量測(cè)量裝置，以提高測(cè)量精度，降低裝置的功耗。本實(shí)用新型的流量測(cè)量方法具體是測(cè)量超聲波在流體中的順流傳播時(shí)間、、逆流傳播時(shí)間t2和電子線路延時(shí)時(shí)間、，按式(1)計(jì)算出管道內(nèi)流體的流量Q。
權(quán)利要求1. 一種低功耗高精度超聲波流量裝置，包括第一換能器、第二換能器、第一模擬開關(guān)、 第二模擬開關(guān)、第三模擬開關(guān)、第一信號(hào)調(diào)理電路、第二信號(hào)調(diào)理電路、超聲波發(fā)送計(jì)時(shí)電路和單片機(jī)，其特征在于第一換能器輸入端與分別與第一模擬開關(guān)的一端、第二模擬開關(guān)的一端連接；第二換能器輸入端與分別與第一模擬開關(guān)的一端、第三模擬開關(guān)的一端連接；第二模擬開關(guān)的另一端、第三模擬開關(guān)的另一端、第一信號(hào)調(diào)理電路輸入端和第二信號(hào)調(diào)理電路輸入端均與超聲波發(fā)送計(jì)時(shí)電路的脈沖發(fā)射腳連接；第一信號(hào)調(diào)理電路輸出端與超聲波發(fā)送計(jì)時(shí)電路的計(jì)時(shí)開始腳連接，第二信號(hào)調(diào)理電路輸出端與超聲波發(fā)送計(jì)時(shí)電路的計(jì)時(shí)結(jié)束腳連接；超聲波發(fā)送計(jì)時(shí)電路的選通腳、時(shí)鐘腳、數(shù)據(jù)輸入腳、數(shù)據(jù)輸出腳和32K時(shí)鐘輸入腳分別與單片機(jī)的I/O 口連接；所述的第一模擬開關(guān)使能端、第二模擬開關(guān)使能端、第三模擬開關(guān)使能端分別與單片機(jī)的I/O 口連接；所述的模擬開關(guān)型號(hào)為74CBT1G125，所述的第一信號(hào)調(diào)理電路選用74HC14芯片，所述的超聲波發(fā)送計(jì)時(shí)電路選用GP2芯片，所述的單片機(jī)型號(hào)為MSP420F437所述的第二信號(hào)調(diào)理電路包括第一電阻Rl、第二電阻R2、電容Cl、芯片TVL3501和芯片 TVL2211 ；電容Cl的一端作為第二信號(hào)調(diào)理電路輸入端，電容Cl的另一端接芯片TVL3501 的3腳，第一電阻Rl —端接3V電源，第二電阻R2 —端接地；第一電阻Rl另一端、第二電阻 R2另一端接芯片TVL3501的1腳，芯片TVL3501的5腳接芯片TVL2211的1腳，芯片TVL2211 的3腳接IV電源，芯片TVL2211的4腳作為第二信號(hào)調(diào)理電路輸出端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超聲波流量測(cè)量裝置，傳統(tǒng)的流速測(cè)量需要對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償。本實(shí)用新型中的第一換能器輸入端與分別與第一模擬開關(guān)、第二模擬開關(guān)的一端連接；第二換能器輸入端與分別與第一模擬開關(guān)、第三模擬開關(guān)的一端連接；第二模擬開關(guān)、第三模擬開關(guān)的另一端、第一信號(hào)調(diào)理電路輸入端和第二信號(hào)調(diào)理電路輸入端均與計(jì)時(shí)電路的脈沖發(fā)射腳連接；第一信號(hào)調(diào)理電路輸出端與計(jì)時(shí)電路的計(jì)時(shí)開始腳連接，第二信號(hào)調(diào)理電路輸出端與計(jì)時(shí)電路的計(jì)時(shí)結(jié)束腳連接；計(jì)時(shí)電路的選通腳、時(shí)鐘腳、數(shù)據(jù)輸入腳、數(shù)據(jù)輸出腳和32K時(shí)鐘輸入腳分別與單片機(jī)的I/O口連接。本實(shí)用新型消除了流體溫度對(duì)流量測(cè)量的影響，提高了流量測(cè)量的精度，節(jié)省成本。
文檔編號(hào)G01F1/66GK202024794SQ201120071959
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者沈彬彬, 趙偉國, 趙雪松, 陳哉衡 申請(qǐng)人:中國計(jì)量學(xué)院