本申请提供一种能够减小零点误差和漂移的超声波流量测量电路，在第一发射电路和第一换能器之间增加第一发射匹配电阻；在第二发射电路和第二换能器之间增加第二发射匹配电阻；并在接收放大器和模拟开关之间增加接收匹配电阻，且第一发射匹配电阻、第二发射匹配电阻和接收匹配电阻相等，大于或等于第一换能器和第二换能器的等效电阻的五倍，本发明专利技术通过匹配发射电路和接收电路的等效阻抗来改善测量系统对称性，进而使得顺流测量和逆流测量时，测量装置的整体电路是对称的，从而减小了零点误差和零点随温度漂移，提高了测量结果的准确性和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子声学
，尤其涉及一种能够减小零点误差和漂移的超声波流量测量电路。
技术介绍
超声波测量流量的方法有多种，包括时差法、频差法和相差法，如图1所示，为现有技术中频差式超声波流量测量装置结构示意图；频差式超声波流量测量装置包括：发射电路01和发射电路02，分别用于驱动换能器A或B发射超声波信号；模拟开关03，用于切换超声波信号输入；比较器04用于将超声波模拟信号转换成数字信号；触发电路05用于触发发射电路01或发射电路02发射电脉冲；频率测量电路06，输出顺逆流频率。在频差法超声流量测量系统中，通过测量超声信号在流体中顺流和逆流的传播频率之差△f而得到流体的流量。因此，对频率差的测量直接决定了流量测量的性能。在实际测量中，当流体静止，即流速V＝0时，而测量的频率差并不为零，称为零点频率差，用△fZ表示；当流体流动，即流速V＞0时，△fZ就会附加到流量测量结果中，由此产生的测量误差称为“零点误差”。零点频率差的大小决定了流量测量下限，而零点误差的大小则决定了流量测量精度，若想减小零点误差就必须减小零点频率差。传统的方法是在零流量下标定△fZ的具体值，即标定零点，然后通过软件计算将△fZ从每次测量结果中去除，或通过工校零方法将△fZ置零。然而，在流体温度变化较大的场合，超声流量换能器特性会随着温度发生改变，从而引起标定的零点△fZ随温度漂移。温度漂移不仅会严重影响测量结果的稳定性，还会使标定的零点无效。因此，减小测量系统的零点误差和零点漂移，是超声流量测量中亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种能够减小零点误差和漂移的超声波流量测量电路，以解决现有技术中的超声波流量测量电路存在较大的“零点误差”及“零点温度漂移”的问题，影响流量测量的准确度和稳定性的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种能够减小零点误差和零点温度漂移的超声波发射和接收电路，应用于超声波流量测量装置，所述超声波流量测量装置包括：触发电路、第一发射电路、第二发射电路、第一换能器、第二换能器、测量管、模拟开关、接收放大器和测量电路；所述能够减小零点误差和零点温度漂移的超声波发射和接收电路包括：所述第一发射电路、所述第二发射电路和所述接收放大器；串联于所述第一发射电路和所述第一换能器之间的第一发射匹配电阻；串联于所述第二发射电路和所述第二换能器之间的第二发射匹配电阻；串联于所述模拟开关和所述接收放大器之间的接收匹配电阻；其中，所述第一发射匹配电阻、所述第二发射匹配电阻和所述接收匹配电阻相等，且大于或等于所述第一换能器和所述第二换能器的等效电阻的五倍。经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的能够减小零点误差和漂移的超声波流量测量电路中，在第一发射电路和第一换能器之间增加设置第一发射匹配电阻；在第二发射电路和第二换能器之间增加设置第二发射匹配电阻；并在接收放大器和模拟开关之间增加设置接收匹配电阻，且所述第一发射匹配电阻、所述第二发射匹配电阻和所述接收匹配电阻相等，且大于或等于所述第一换能器和所述第二换能器的等效电阻的五倍。通过增加设置发射匹配电阻和接收匹配电阻，且发射/接收匹配电阻远远大于第一换能器和第二换能器的等效电阻，使得发射电路和接收电路的电阻主要由发射匹配电阻和接收匹配电阻决定，那么，当发射匹配电阻(包括第一发射匹配电阻和第二发射匹配电阻)与接收匹配电阻相同时，发射电路和接收电路即可具有电阻对称性和测量互易性的关系，从而使得顺流测量和逆流测量时，测量装置的整体电路是对称的，进而减小了零点误差。另外，当流体温度变化较大的时候，即使第一换能器或第二换能器的特性会随着流体温度发生变化，引起零点随温度漂移，由于匹配电阻远远大于第一换能器和第二换能器的等效电阻，此时，引起的零点随温度漂移对测量结果的准确性和稳定性相对于现有技术中的测量装置较小，因此，能够在一定程度上提高测量结果的准确性和稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术中频差式超声波流量测量电路结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种超声波流量测量电路结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种频差式超声波流量测量电路结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种时差式超声波流量测量电路结构示意图；图5a为本专利技术实施例提供的流体顺流时超声波流量测量电路简化图；图5b为本专利技术实施例提供的流体逆流时超声波流量测量电路简化图；图6为本专利技术实施例提供的一种发射电路等效电路图；图7为本专利技术实施例提供的一种接收电路等效电路图；图8为现有技术提供的一种接收电路等效电路图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一个典型的超声波流量测量装置如图1所示。超声换能器A，B分别被安装于测量管段的上游和下游，任意一个换能器发出的超声波信号都能够通过流体传播被另一个换能器接收到。当由换能器A发射，换能器B接收时，超声波顺流体方向传播；反之，当由换能器B发射，换能器A接收时，超声波逆流体方向传播。通过电路测量超声波信号顺流和逆流的传播时间差△t而得到流体流速。△t的测量结果直接决定了流量测量的准确度和稳定性。专利技术人发现，在现有的超声波流量测量系统中，无论是采用何种测量方法，都存在较大的零点误差和零点漂移问题，这主要是由以下两方面引起的：1.在静水中，由于两个方向上的回波接收信号频率、相位、包络形状有差别，使得顺流和逆流的传播时间相对于在静止声速C0下的传播时间t0产生偏离，从而形成零点误差；2.温度变化引起换能器的频率和阻抗发生变化，由此引起零点随温度漂移，零点漂移会改变零点误差的大小。在单通道切换式测量系统中，由于测量顺流和逆流传播时间不是在同一时间进行的，这就会在静水产生零点随机误差，零点随机误差的大小与两个方向上的采样时间长度和测量间隔时间有关。若要减小零点误差、零点漂移和零点随机误差，就需要改善测量系统中的顺流和逆流接收信号波形的一致性，即改进测量电路的对称性。请参见图2，图2为本专利技术实施例提供的一种超声波流量测量电路，采用了本专利技术实施例提供的减小零点误差和漂移的超声波流量测量电路，其中，超声波流量测量电路包括：触发电路6、第一发射电路1、第二发射电路2、第一换能器A、第二换能器B、测量管7、模拟开关3、接收放大器4和测量电路8，测量电路8作为所述超声波流量测量装置的信号输出端。本专利技术实施例提供的能够减小零点误差和零点温度漂移的超声波流量测量电路包括：第一发射电路1、第二发射电路2、接收放大器4，还包括：串联于第一发射电路1和第一换能器A之间的第一发射匹配电阻ROUT1；串联于第二发射电路2和第二换能器B之间的第二发射匹配电阻ROUT2；串联于模拟开关3和接收放大器4之间的接收匹配电阻RIN；其中，第一发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种能够减小零点误差和漂移的超声波流量测量电路，其特征在于，应用于超声波流量测量装置，所述超声波流量测量装置包括：触发电路(6)、第一发射电路(1)、第二发射电路(2)、第一换能器(A)、第二换能器(B)、测量管(7)、模拟开关(3)、接收放大器(4)和测量电路(8)；所述能够减小零点误差和漂移的超声波流量测量电路包括：所述第一发射电路(1)、所述第二发射电路(2)和所述接收放大器(4)；串联于所述第一发射电路(1)和所述第一换能器(A)之间的第一发射匹配电阻(ROUT1)；串联于所述第二发射电路(2)和所述第二换能器(B)之间的第二发射匹配电阻(ROUT2)；串联于所述模拟开关(3)和所述接收放大器(4)之间的接收匹配电阻(RIN)；其中，所述第一发射匹配电阻(ROUT1)、所述第二发射匹配电阻(ROUT2)和所述接收匹配电阻(RIN)相等，且大于或等于所述第一换能器(A)和所述第二换能器(B)的等效电阻的五倍。
【技术特征摘要】
1.一种能够减小零点误差和漂移的超声波流量测量电路，其特征在于，应用于超声波流量测量装置，所述超声波流量测量装置包括：触发电路(6)、第一发射电路(1)、第二发射电路(2)、第一换能器(A)、第二换能器(B)、测量管(7)、模拟开关(3)、接收放大器(4)和测量电路(8)；所述能够减小零点误差和漂移的超声波流量测量电路包括：所述第一发射电路(1)、所述第二发射电路(2)和所述接收放大器(4)；串联于所述第一发射电路(1)和所述第一换能器(A)之间的第一发射匹配电阻(ROUT1)；串联于所述第二发射电路(2)和所述第二换能器(B)之间的第二发射匹配电阻(ROUT2)；串联于所述模拟开关(3)和所述接收放大器(4)之间的接收匹配电阻(RIN)；其中，所述第一发射匹配电阻(ROUT1)、所述第二发射匹配电阻(ROUT2)和所述接收匹配电阻(RIN)相等，且大于或等于所述第一换能器(A)和所述第二换能器(B)的等效电阻的五倍。2.根据权利要求1所述的超声波流量测量电路，其特征在于，所述第一发射匹配电阻(ROUT1)、所述第二发射匹配电阻(ROUT2)和所述接收匹配电阻(RIN)为330Ω或510Ω。3.根据权利要求1所述的超声波流量测量电路，其特征在于，所述第一发射匹配电阻(ROUT1)、所述第二发射匹配电阻(ROUT2)和所述接收匹配电阻(RIN)结构相同。4.根据权利要求3所述的超声波流量测量电路，其特征在于，所述第一发射匹配电阻(ROUT1)、所述第二发射匹配电阻(ROUT2)和所述接收匹配电阻(RIN)均包括一个电...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨留印，杨成华，
申请(专利权)人：北京捷成世纪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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