一種帶有管道偵測(cè)、自糾錯(cuò)的超聲波流量計(jì)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種帶有管道偵測(cè)、自糾錯(cuò)的超聲波流量計(jì)，包括控制電路、溫度傳感器、壓力傳感器和兩組超聲波換能器；溫度傳感器、壓力傳感器和兩組超聲波換能器通過電極引線與控制電路連接；第一組超聲波換能器包括第一發(fā)射探頭、第一接收探頭，第二組超聲波換能器包括第二發(fā)射探頭和第二接收探頭；第一發(fā)射探頭、第一接收探頭成45度傾角交叉設(shè)置在氣體管道上，第二發(fā)射探頭和第二接收探頭成45度傾角交叉設(shè)置在氣體管道上，控制電路包括電連接的波形和時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生電路、前置放大電路、包絡(luò)檢波電路和CPU處理電路；超聲波測(cè)量流速的準(zhǔn)確度能夠達(dá)到10-5～10-6數(shù)量級(jí)，并且采用了采集頻率更高的脈沖計(jì)量，準(zhǔn)確率更高。
【專利說明】一種帶有管道偵測(cè)、自糾錯(cuò)的超聲波流量計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種氣體超聲波流量計(jì)，具體的說，涉及一種帶有管道偵測(cè)、自糾錯(cuò)的超聲波流量計(jì)，屬于自動(dòng)化儀表【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著自動(dòng)化流量測(cè)量儀表特別是超聲波流量測(cè)量技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的流量儀表(如渦輪、渦街、腰輪、靶式等流量儀表)的缺陷及使用場(chǎng)所的限制，人們更加注重尋找新的流量測(cè)量技術(shù)。超聲波流量測(cè)量近幾年的發(fā)展更是日新月異，與傳統(tǒng)的流量儀表相比，促使人們尋找效益更高，壽命更長，可靠性更高的流量計(jì)的測(cè)量方法。
[0003]超聲波流量計(jì)正在快速發(fā)展成為流量測(cè)量領(lǐng)域，尤其是計(jì)量碳?xì)浠衔锏氖走x。隨著用戶逐漸認(rèn)識(shí)到超聲波流量計(jì)的眾多優(yōu)點(diǎn)，包括高精確度、無阻礙測(cè)量以及較低的總體擁有成本等。
[0004]目前超聲波流量測(cè)量的主要方法為傳播速度差法、多普勒法等。其基本原理都是測(cè)量超聲波脈沖順流和逆流時(shí)速度之差來反映液體的流速，從而測(cè)出流量。而對(duì)于空管道偵測(cè)，自檢驗(yàn)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，穩(wěn)定性和可靠性及精度等方面仍然不理想。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型要解決的問題是針對(duì)以上不足，提供一種帶有管道偵測(cè)、自糾錯(cuò)的超聲波流量計(jì)，具有穩(wěn)定性、可靠性及精度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為解決以上問題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:一種帶有管道偵測(cè)、自糾錯(cuò)的超聲波流量計(jì)，其特征在于:所述超聲波流量計(jì)包括控制電路、溫度傳感器、壓力傳感器和兩組超聲波換能器；
[0007]所述溫度傳感器、壓力傳感器和兩組超聲波換能器通過電極引線與控制電路連接；第一組超聲波換能器包括第一發(fā)射探頭、第一接收探頭，第二組超聲波換能器包括第二發(fā)射探頭和第二接收探頭；
[0008]所述第一發(fā)射探頭、第一接收探頭成45度傾角交叉設(shè)置在氣體管道上，第二發(fā)射探頭和第二接收探頭成45度傾角交叉設(shè)置在氣體管道上。
[0009]一種優(yōu)化方案，所述控制電路包括電連接的波形和時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生電路、前置放大電路、包絡(luò)檢波電路和CPU處理電路；
[0010]所述波形和時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生電路包括電容Cl、電容C2、電阻R1、晶振X1、反相器N0T1、反相器N0T2、計(jì)數(shù)器U1、存儲(chǔ)器U2、D/A轉(zhuǎn)換器U3、低通濾波器和跟隨器，電阻Rl的一端經(jīng)電容Cl接地，電阻Rl的另一端經(jīng)電容C2接地，電阻Rl的一端接晶振Xl的一端、反相器NOTl的輸出端和反相器N0T2的輸入端，電阻Rl的另一端接晶振Xl的另一端、反相器NOTl的輸入端，反相器N0T2的輸出端接計(jì)數(shù)器Ul的CLK端、D/A轉(zhuǎn)換器U3的CLK端，存儲(chǔ)器U2連接在計(jì)數(shù)器Ul與D/A轉(zhuǎn)換器U3之間，D/A轉(zhuǎn)換器U3經(jīng)低通濾波器連接跟隨器。
[0011]另一種優(yōu)化方案，所述前置放大電路包括電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7、電容C8、電容C9、電容CIO、電容C11、運(yùn)算放大器U4、運(yùn)算放大器U5、運(yùn)算放大器U6，運(yùn)算放大器U4、運(yùn)算放大器U5、運(yùn)算放大器U6的同相輸入端接地，電容C3連接在運(yùn)算放大器U4的同相輸入端和反相輸入端之間，電阻R2、電容C4并聯(lián)在運(yùn)算放大器U4的輸出端和反相輸入端之間，運(yùn)算放大器U4的輸出端接電容C5的一端，電容C5的另一端接電容C6的一端并經(jīng)電阻R3接地，電容C6的另一端接電容C7的一端、電阻R4的一端，電阻R4的另一端接運(yùn)算放大器U5的反相輸入端，電容C7的另一端接運(yùn)算放大器U5的同相輸入端并經(jīng)電阻R5接地，運(yùn)算放大器U5的輸出端經(jīng)電容C8接電阻R6的一端、電阻R7的一端，電阻R6的另一端接地，電阻R7的另一端接運(yùn)算放大器U6的反相輸入端、電容C9的一端、電容ClO的一端，電容C9的另一端接運(yùn)算放大器U6的同相輸入端，電容ClO的另一端經(jīng)電容Cll接運(yùn)算放大器U6的輸出端，運(yùn)算放大器U6的輸出端接包絡(luò)檢波電路。
[0012]再一種優(yōu)化方案，所述包絡(luò)檢波電路包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R26、電阻R27、電容C12、電容C13、電容C14、二極管D1、二極管D2、放大器U7、放大器U8和放大器U14 ；電阻R8的一端接運(yùn)算放大器U6的輸出端，電阻R8的另一端接放大器U7的同相輸入端，放大器U7的反相輸入端接電阻R9的一端、二極管Dl的正極，電阻R9的另一端接放大器U8的反相輸入端、電阻R26的一端和放大器U8的輸出端，二極管Dl的負(fù)極接放大器U7的輸出端、二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極接電容C12的一端、電阻RlO的一端、電阻Rll的一端，電容C12的另一端、電阻RlO的另一端接地，電阻Rll的另一端接放大器U8的同相輸入端，電阻R26的另一端接電阻R27的一端、電容C13的一端，電阻R27的另一端接電容C14的一端、放大器U14的同相輸入端，電容C14的另一端接地，電容C13的另一端接放大器U14的反相輸入端和輸出端,放大器U14的輸出端接CPU處理電路。
[0013]進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述CPU處理電路包括電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電阻R24、電阻R25、電容C16、電容C17、電容C18、電容C19、電容C20、電容C21、電容C22、電容C23、電容C24、電容C25、晶振X1、晶振X2、開關(guān)SW、單片機(jī)U9、電源電壓比較器UlO、高速比較器U11、線性穩(wěn)壓器U12、IXD顯示驅(qū)動(dòng)器U13，單片機(jī)U9的98腳、99腳接電阻R13的一端、電阻R12的一端，電阻R13的另一端接3V電源，電阻R12的另一端經(jīng)開關(guān)SW接地，單片機(jī)U9的93腳接電阻R15的一端、插針接口 Pl的3腳，單片機(jī)U9的92腳接電阻R16的一端、插針接口 Pl的4腳，單片機(jī)U9的91腳接電阻R17的一端、插針接口 Pl的2腳，電阻R14的一端接插針接口 Pl的I腳，電阻R14的另一端、電阻R15的另一端、電阻R16的另一端、電阻R17的另一端接5V電源，插針接口 Pl的5腳接單片機(jī)U9的86腳、電阻R19的一端、電源電壓比較器UlO的I腳、電容C20的一端，電阻R19的另一端、電源電壓比較器UlO的2腳接3V電源，電容C20的另一端接地，電容C21連接在電源電壓比較器UlO的3腳和5腳之間，電源電壓比較器UlO的3腳接地，單片機(jī)U9的89腳接電阻R18的一端、晶振X2的一端、電容C16的一端，電阻R18的另一端、晶振X2的另一端接單片機(jī)U9的87腳、電容C17的一端，電容C16的另一端、電容C17的另一端接地，單片機(jī)U9的85腳接晶振Xl的一端、電容C18的一端，晶振Xl的另一端接單片機(jī)U9的84腳、電容C19的一端，電容C18的另一端、電容C19的另一端接地，單片機(jī)U9的81腳接高速比較器Ull的I腳，單片機(jī)U9的80腳接高速比較器Ull的2腳，單片機(jī)U9的79腳接高速比較器Ull的3腳，單片機(jī)U9的78腳接高速比較器Ull的4腳、電阻R21的一端，電阻R21的另一端接地，單片機(jī)U9的76腳經(jīng)電阻R20接地。
[0014]再進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述單片機(jī)U9的74腳接線性穩(wěn)壓器U12的I腳，線性穩(wěn)壓器U12的2腳接電容C22的一端、電阻R22的一端，電容C22的另一端接單片機(jī)U9的55腳，電阻R22的另一端接3V電源并接電阻R23的一端、電容C25的一端，電阻R23的另一端接電阻R24的一端、電容C24的一端，電阻R24的另一端接電阻R25的一端、電容C23的一端，電阻R25的另一端、電容C23的另一端、電容C24的另一端、電容C25的另一端接地，單片機(jī)U9的72腳接放大器U14的輸出端。
[0015]更進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述第一發(fā)射探頭接單片機(jī)U9的41腳，第一接收探頭接單片機(jī)U9的42腳，第二發(fā)射探頭接單片機(jī)U9的43腳，第二接收探頭接單片機(jī)U9的44腳，顯示屏驅(qū)動(dòng)模塊U13連接單片機(jī)U9。
[0016]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):從超聲波接收換能器輸出的信號(hào)首先經(jīng)過低溫漂和低噪聲的前置放大和帶通濾波，放大有用信號(hào)，濾除雜波影響。包絡(luò)檢波電路解調(diào)查出仿真隨機(jī)信號(hào)，使順逆流量二路信號(hào)的幅值穩(wěn)定，由現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列控制模塊實(shí)現(xiàn)。
[0017]兩組超聲波換能器成45度傾角交叉型安裝，在某一時(shí)刻，用相同的激勵(lì)信號(hào)Z(t)同時(shí)激勵(lì)第一發(fā)射探頭I和第二發(fā)射探頭3，則分別經(jīng)過Tl和T2的時(shí)間，第一接收探頭2和第二接收探頭4接收到的信號(hào)通過信號(hào)轉(zhuǎn)換放大、濾波電路得到信號(hào)Y (t)和X (t)。由于兩組超聲波換能器在一個(gè)工作區(qū)域內(nèi)，時(shí)間間隔很短，激勵(lì)信號(hào)又是同時(shí)激勵(lì)，所發(fā)兩路信號(hào)在流場(chǎng)中所受到的調(diào)制作用基本相同，Y (t)和X (t)是波形相似，只是在時(shí)間軸上有時(shí)間間隔Λ t=tl-t2的兩組信號(hào)。利用這種交叉相關(guān)時(shí)差法進(jìn)行測(cè)量，時(shí)間分辨率可達(dá)到土 Λ，Λ為兩組超聲波換能器采樣時(shí)間間隔，這時(shí)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)精度決定測(cè)量的精度，時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)的頻率越高采集到分辨率就越高，在計(jì)數(shù)的時(shí)候就能更準(zhǔn)確。
[0018]跟傳統(tǒng)的超聲波流量計(jì)相比，超聲波測(cè)量流速的準(zhǔn)確度能夠達(dá)到10-5?10-6數(shù)量級(jí)，并且采用了采集頻率更高的脈沖計(jì)量，準(zhǔn)確率更高。
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]附圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中超聲波測(cè)量的原理圖；
[0021]附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中波形發(fā)生電路的原理圖；
[0022]附圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中前置放大濾波電路的原理圖；
[0023]附圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中包絡(luò)檢波電路的原理圖；
[0024]附圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中信號(hào)處理電路的原理圖；
[0025]圖中，
[0026]1-第一發(fā)射探頭，2-第一接收探頭，3-第二發(fā)射探頭，4-第二接收探頭，5-電極引線，6-控制電路，7-溫度傳感器，8-壓力傳感器，9-氣體管道。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為能清楚的說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過【具體實(shí)施方式】，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0028]實(shí)施例，如圖1所示，一種帶有管道偵測(cè)、自糾錯(cuò)的超聲波流量計(jì)，包括控制電路
6、溫度傳感器7、壓力傳感器8和兩組超聲波換能器，溫度傳感器7、壓力傳感器8和兩組超聲波換能器通過電極引線5與控制電路6連接，第一組超聲波換能器包括第一發(fā)射探頭1、第一接收探頭2，第二組超聲波換能器包括第二發(fā)射探頭3和第二接收探頭4，第一發(fā)射探頭1、第一接收探頭2成45度傾角交叉設(shè)置在氣體管道9上，第二發(fā)射探頭3和第二接收探頭4成45度傾角交叉設(shè)置在氣體管道9上。
[0029]控制電路6包括電連接的波形和時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生電路、前置放大電路、包絡(luò)檢波電路和CPU處理電路。
[0030]如圖2所示，波形和時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生電路包括電容Cl、電容C2、電阻R1、晶振X1、反相器N0T1、反相器N0T2、計(jì)數(shù)器U1、存儲(chǔ)器U2、D/A轉(zhuǎn)換器U3、低通濾波器和跟隨器，電阻Rl的一端經(jīng)電容Cl接地，電阻Rl的另一端經(jīng)電容C2接地，電阻Rl的一端接晶振Xl的一端、反相器NOTl的輸出端和反相器N0T2的輸入端，電阻Rl的另一端接晶振Xl的另一端、反相器NOTl的輸入端，反相器N0T2的輸出端接計(jì)數(shù)器Ul的CLK端、D/A轉(zhuǎn)換器U3的CLK端，存儲(chǔ)器U2連接在計(jì)數(shù)器Ul與D/A轉(zhuǎn)換器U3之間，D/A轉(zhuǎn)換器U3經(jīng)低通濾波器連接跟隨器。
[0031]如圖3所示，前置放大電路包括電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電容CU、運(yùn)算放大器U4、運(yùn)算放大器U5、運(yùn)算放大器U6，運(yùn)算放大器U4、運(yùn)算放大器U5、運(yùn)算放大器U6的同相輸入端接地，電容C3連接在運(yùn)算放大器U4的同相輸入端和反相輸入端之間，電阻R2、電容C4并聯(lián)在運(yùn)算放大器U4的輸出端和反相輸入端之間，運(yùn)算放大器U4的輸出端接電容C5的一端，電容C5的另一端接電容C6的一端并經(jīng)電阻R3接地，電容C6的另一端接電容C7的一端、電阻R4的一端，電阻R4的另一端接運(yùn)算放大器U5的反相輸入端，電容C7的另一端接運(yùn)算放大器U5的同相輸入端并經(jīng)電阻R5接地，運(yùn)算放大器U5的輸出端經(jīng)電容CS接電阻R6的一端、電阻R7的一端，電阻R6的另一端接地，電阻R7的另一端接運(yùn)算放大器U6的反相輸入端、電容C9的一端、電容ClO的一端，電容C9的另一端接運(yùn)算放大器U6的同相輸入端，電容ClO的另一端經(jīng)電容Cll接運(yùn)算放大器U6的輸出端，運(yùn)算放大器U6的輸出端接包絡(luò)檢波電路。
[0032]如圖4所示，包絡(luò)檢波電路包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R26、電阻R27、電容C12、電容C13、電容C14、二極管D1、二極管D2、放大器U7、放大器U8和放大器U14 ;電阻R8的一端接運(yùn)算放大器U6的輸出端，電阻R8的另一端接放大器U7的同相輸入端，放大器U7的反相輸入端接電阻R9的一端、二極管Dl的正極，電阻R9的另一端接放大器U8的反相輸入端、電阻R26的一端和放大器U8的輸出端,二極管Dl的負(fù)極接放大器U7的輸出端、二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極接電容C12的一端、電阻RlO的一端、電阻Rll的一端，電容C12的另一端、電阻RlO的另一端接地，電阻Rll的另一端接放大器U8的同相輸入端，電阻R26的另一端接電阻R27的一端、電容C13的一端，電阻R27的另一端接電容C14的一端、放大器U14的同相輸入端，電容C14的另一端接地，電容C13的另一端接放大器U14的反相輸入端和輸出端，放大器U14的輸出端接CPU處理電路。
[0033]放大器U7具有半波整流結(jié)構(gòu)，U8組成電壓跟隨器，在檢波電阻，電容網(wǎng)絡(luò)與輸出負(fù)載之間起緩沖作用，U8輸出電壓Vco與電容C12的電壓Vc相等，U14為正反饋低通濾波器，濾除檢波的高次諧波成分。當(dāng)Vco小于Vsr時(shí)，二極管Dl截止，二極管D2導(dǎo)通，U7將誤差電壓放大，通過二極管D2傳給RC網(wǎng)絡(luò)，使Vco跟蹤Vsr ;當(dāng)Vco大于Vsr時(shí)，二極管Dl導(dǎo)通，二極管D2截止，RC網(wǎng)絡(luò)與U7之間隔斷，Vco放電減小。由于電阻RlO的阻值一般遠(yuǎn)大于二極管D2的導(dǎo)通電阻Rd，因此充電速度遠(yuǎn)大于放電速度，這樣包絡(luò)檢波電路就能有效得將回波信號(hào)包絡(luò)檢出。
[0034]如圖5所示，CPU處理電路包括電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電阻R24、電阻R25、電容C16、電容C17、電容C18、電容C19、電容C20、電容C21、電容C22、電容C23、電容C24、電容C25、晶振Xl、晶振X2、開關(guān)SW、單片機(jī)W、電源電壓比較器UlO、高速比較器Ul1、線性穩(wěn)壓器U12、IXD顯示驅(qū)動(dòng)器U13，單片機(jī)U9的98腳、99腳接電阻R13的一端、電阻R12的一端，電阻R13的另一端接3V電源，電阻R12的另一端經(jīng)開關(guān)SW接地，單片機(jī)U9的93腳接電阻R15的一端、插針接口 Pl的3腳，單片機(jī)U9的92腳接電阻R16的一端、插針接口 Pl的4腳，單片機(jī)U9的91腳接電阻R17的一端、插針接口 Pl的2腳，電阻R14的一端接插針接口 Pl的I腳，電阻R14的另一端、電阻R15的另一端、電阻R16的另一端、電阻R17的另一端接5V電源，插針接口 Pl的5腳接單片機(jī)U9的86腳、電阻R19的一端、電源電壓比較器UlO的I腳、電容C20的一端，電阻R19的另一端、電源電壓比較器UlO的2腳接3V電源，電容C20的另一端接地，電容C21連接在電源電壓比較器UlO的3腳和5腳之間，電源電壓比較器UlO的3腳接地，單片機(jī)U9的89腳接電阻R18的一端、晶振X2的一端、電容C16的一端，電阻R18的另一端、晶振X2的另一端接單片機(jī)U9的87腳、電容C17的一端，電容C16的另一端、電容C17的另一端接地，單片機(jī)U9的85腳接晶振Xl的一端、電容C18的一端，晶振Xl的另一端接單片機(jī)U9的84腳、電容C19的一端，電容C18的另一端、電容C19的另一端接地，單片機(jī)U9的81腳接高速比較器Ull的I腳，單片機(jī)U9的80腳接高速比較器Ull的2腳，單片機(jī)U9的79腳接高速比較器Ull的3腳，單片機(jī)U9的78腳接高速比較器Ull的4腳、電阻R21的一端，電阻R21的另一端接地，單片機(jī)U9的76腳經(jīng)電阻R20接地。
[0035]單片機(jī)U9的74腳接線性穩(wěn)壓器U12的I腳，線性穩(wěn)壓器U12的2腳接電容C22的一端、電阻R22的一端，電容C22的另一端接單片機(jī)U9的55腳，電阻R22的另一端接3V電源并接電阻R23的一端、電容C25的一端，電阻R23的另一端接電阻R24的一端、電容C24的一端，電阻R24的另一端接電阻R25的一端、電容C23的一端，電阻R25的另一端、電容C23的另一端、電容C24的另一端、電容C25的另一端接地，單片機(jī)U9的72腳接放大器U14的輸出端。
[0036]第一發(fā)射探頭I接單片機(jī)U9的41腳，第一接收探頭2接單片機(jī)U9的42腳，第二發(fā)射探頭3接單片機(jī)U9的43腳，第二接收探頭4接單片機(jī)U9的44腳，顯示屏驅(qū)動(dòng)模塊U13連接單片機(jī)U9。
[0037]從超聲波接收換能器輸出的信號(hào)首先經(jīng)過低溫漂和低噪聲的前置
[0038]放大和帶通濾波，放大有用信號(hào)，濾除雜波影響。包絡(luò)檢波電路解調(diào)查出仿真隨機(jī)信號(hào)，使順逆流量二路信號(hào)的幅值穩(wěn)定，由現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列控制模塊實(shí)現(xiàn)。
[0039]兩組超聲波換能器成45度傾角交叉型安裝，在某一時(shí)刻，用相同的激勵(lì)信號(hào)Z(t)同時(shí)激勵(lì)第一發(fā)射探頭I和第二發(fā)射探頭3，則分別經(jīng)過Tl和T2的時(shí)間，第一接收探頭2和第二接收探頭4接收到的信號(hào)通過信號(hào)轉(zhuǎn)換放大、濾波電路得到信號(hào)Y (t)和X (t)。由于兩組超聲波換能器在一個(gè)工作區(qū)域內(nèi)，時(shí)間間隔很短，激勵(lì)信號(hào)又是同時(shí)激勵(lì)，所發(fā)兩路信號(hào)在流場(chǎng)中所受到的調(diào)制作用基本相同，Y (t)和X (t)是波形相似，只是在時(shí)間軸上有時(shí)間間隔Λ t=tl-t2的兩組信號(hào)。利用這種交叉相關(guān)時(shí)差法進(jìn)行測(cè)量，時(shí)間分辨率可達(dá)到土 Λ，Λ為兩組超聲波換能器采樣時(shí)間間隔，這時(shí)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)精度決定測(cè)量的精度，時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)的頻率越高采集到分辨率就越高，在計(jì)數(shù)的時(shí)候就能更準(zhǔn)確。
[0040]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，上述的【具體實(shí)施方式】只是示例性的，是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好的理解本實(shí)用新型內(nèi)容，不應(yīng)理解為是對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，只要是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案所作的改進(jìn)，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有管道偵測(cè)、自糾錯(cuò)的超聲波流量計(jì)，其特征在于:所述超聲波流量計(jì)包括控制電路(6)、溫度傳感器(7)、壓力傳感器(8)和兩組超聲波換能器； 所述溫度傳感器(7 )、壓力傳感器(8 )和兩組超聲波換能器通過電極引線(5 )與控制電路(6)連接；第一組超聲波換能器包括第一發(fā)射探頭(I)、第一接收探頭(2)，第二組超聲波換能器包括第二發(fā)射探頭(3)和第二接收探頭(4)； 所述第一發(fā)射探頭(I)、第一接收探頭(2 )成45度傾角交叉設(shè)置在氣體管道(9 )上，第二發(fā)射探頭(3)和第二接收探頭(4)成45度傾角交叉設(shè)置在氣體管道(9)上。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波流量計(jì)，其特征在于:所述控制電路(6)包括電連接的波形和時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生電路、前置放大電路、包絡(luò)檢波電路和CPU處理電路； 所述波形和時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生電路包括電容Cl、電容C2、電阻Rl、晶振Xl、反相器NOTl、反相器N0T2、計(jì)數(shù)器U1、存儲(chǔ)器U2、D/A轉(zhuǎn)換器U3、低通濾波器和跟隨器，電阻Rl的一端經(jīng)電容Cl接地，電阻Rl的另一端經(jīng)電容C2接地，電阻Rl的一端接晶振Xl的一端、反相器NOTl的輸出端和反相器N0T2的輸入端，電阻Rl的另一端接晶振Xl的另一端、反相器NOTl的輸入端，反相器N0T2的輸出端接計(jì)數(shù)器Ul的CLK端、D/A轉(zhuǎn)換器U3的CLK端，存儲(chǔ)器U2連接在計(jì)數(shù)器Ul與D/A轉(zhuǎn)換器U3之間，D/A轉(zhuǎn)換器U3經(jīng)低通濾波器連接跟隨器。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲波流量計(jì)，其特征在于:所述前置放大電路包括電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7、電容CS、電容C9、電容C10、電容C11、運(yùn)算放大器U4、運(yùn)算放大器U5、運(yùn)算放大器U6，運(yùn)算放大器U4、運(yùn)算放大器U5、運(yùn)算放大器U6的同相輸入端接地，電容C3連接在運(yùn)算放大器U4的同相輸入端和反相輸入端之間，電阻R2、電容C4并聯(lián)在運(yùn)算放大器U4的輸出端和反相輸入端之間，運(yùn)算放大器U4的輸出端接電容C5的一端，電容C5的另一端接電容C6的一端并經(jīng)電阻R3接地，電容C6的另一端接電容C7的一端、電阻R4的一端，電阻R4的另一端接運(yùn)算放大器U5的反相輸入端，電容C7的另一端接運(yùn)算放大器U5的同相輸入端并經(jīng)電阻R5接地，運(yùn)算放大器U5的輸出端經(jīng)電容C8接電阻R6的一端、電阻R7的一端，電阻R6的另一端接地，電阻R7的另一端接運(yùn)算放大器U6的反相輸入端、電容C9的一端、電容ClO的一端，電容C9的另一端接運(yùn)算放大器U6的同相輸入端，電容ClO的另一端經(jīng)電容Cll接運(yùn)算放大器U6的輸出端，運(yùn)算放大器U6的輸出端接包絡(luò)檢波電路。
4.如權(quán)利要求3所述的超聲波流量計(jì)，其特征在于:所述包絡(luò)檢波電路包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R26、電阻R27、電容C12、電容C13、電容C14、二極管D1、二極管D2、放大器U7、放大器U8和放大器U14 ；電阻R8的一端接運(yùn)算放大器U6的輸出端，電阻R8的另一端接放大器U7的同相輸入端，放大器U7的反相輸入端接電阻R9的一端、二極管Dl的正極，電阻R9的另一端接放大器U8的反相輸入端、電阻R26的一端和放大器U8的輸出端，二極管Dl的負(fù)極接放大器U7的輸出端、二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極接電容C12的一端、電阻RlO的一端、電阻Rll的一端，電容C12的另一端、電阻RlO的另一端接地，電阻Rll的另一端接放大器U8的同相輸入端，電阻R26的另一端接電阻R27的一端、電容C13的一端，電阻R27的另一端接電容C14的一端、放大器U14的同相輸入端，電容C14的另一端接地，電容C13的另一端接放大器U14的反相輸入端和輸出端,放大器U14的輸出端接CPU處理電路。
5.如權(quán)利要求4所述的超聲波流量計(jì)，其特征在于:所述CPU處理電路包括電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電阻R24、電阻R25、電容C16、電容C17、電容C18、電容C19、電容C20、電容C21、電容C22、電容C23、電容C24、電容C25、晶振X1、晶振X2、開關(guān)SW、單片機(jī)U9、電源電壓比較器U10、高速比較器Ul 1、線性穩(wěn)壓器U12、IXD顯示驅(qū)動(dòng)器U13，單片機(jī)U9的98腳、99腳接電阻R13的一端、電阻R12的一端，電阻R13的另一端接3V電源，電阻R12的另一端經(jīng)開關(guān)SW接地，單片機(jī)U9的93腳接電阻R15的一端、插針接口 Pl的3腳，單片機(jī)U9的92腳接電阻R16的一端、插針接口 Pl的4腳，單片機(jī)U9的91腳接電阻R17的一端、插針接口 Pl的2腳，電阻R14的一端接插針接口 Pl的I腳，電阻R14的另一端、電阻R15的另一端、電阻R16的另一端、電阻R17的另一端接5V電源，插針接口 Pl的5腳接單片機(jī)U9的86腳、電阻R19的一端、電源電壓比較器UlO的I腳、電容C20的一端，電阻R19的另一端、電源電壓比較器UlO的2腳接3V電源，電容C20的另一端接地，電容C21連接在電源電壓比較器UlO的3腳和5腳之間，電源電壓比較器UlO的3腳接地，單片機(jī)U9的89腳接電阻R18的一端、晶振X2的一端、電容C16的一端，電阻R18的另一端、晶振X2的另一端接單片機(jī)U9的87腳、電容C17的一端，電容C16的另一端、電容C17的另一端接地，單片機(jī)U9的85腳接晶振Xl的一端、電容C18的一端，晶振Xl的另一端接單片機(jī)U9的84腳、電容C19的一端，電容C18的另一端、電容C19的另一端接地，單片機(jī)U9的81腳接高速比較器Ull的I腳，單片機(jī)U9的80腳接高速比較器Ull的2腳，單片機(jī)U9的79腳接高速比較器Ull的3腳，單片機(jī)U9的78腳接高速比較器Ull的4腳、電阻R21的一端，電阻R21的另一端接地，單片機(jī)U9的76腳經(jīng)電阻R20接地。
6.如權(quán)利要求5所述的超聲波流量計(jì)，其特征在于:所述單片機(jī)U9的74腳接線性穩(wěn)壓器U12的I腳，線性穩(wěn)壓器U12的2腳接電容C22的一端、電阻R22的一端，電容C22的另一端接單片機(jī)U9的55腳，電阻R22的另一端接3V電源并接電阻R23的一端、電容C25的一端，電阻R23的另一端接電阻R24的一端、電容C24的一端，電阻R24的另一端接電阻R25的一端、電容C23的一端，電阻R25的另一端、電容C23的另一端、電容C24的另一端、電容C25的另一端接地，單片機(jī)U9的·72腳接放大器U14的輸出端。
7.如權(quán)利要求6所述的超聲波流量計(jì)，其特征在于:所述第一發(fā)射探頭(I)接單片機(jī)U9的41腳，第一接收探頭(2)接單片機(jī)U9的42腳，第二發(fā)射探頭(3)接單片機(jī)U9的43腳，第二接收探頭(4)接單片機(jī)U9的44腳，顯示屏驅(qū)動(dòng)模塊U13連接單片機(jī)U9。
【文檔編號(hào)】G01F1/66GK203502063SQ201320595270
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】姜棋, 郭琪, 尹玉國, 郭長鵬, 馬曉逵, 馬鵬, 郭長美, 馮志玉, 郭長鑫 申請(qǐng)人:山東思達(dá)特測(cè)控設(shè)備有限公司