一种水平声学多普勒测流装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种水平声学多普勒测流装置，包括：发射电路和与发射电路相匹配的接收电路，其中，所述发射电路由伪随机序列信号输入部分、隔离电路使能控制部分、输入隔离部分、功率放大部分、输出隔离部分、滤波选频输出部分、电源滤波电源组成，用于对来自于CPU的伪随机序列信号隔离、放大、滤波输出，得到300kHz、100V的正弦波信号。其驱动电路核心芯片采用IR公司的MOSFET驱动芯片IR2110，功率放大器采用IR公司的功率场效应管IRFP250N。

Horizontal acoustic Doppler flow measuring device

The utility model discloses a horizontal acoustic Doppler flow measurement device includes: a receiving circuit, a transmitting circuit and a transmitting circuit matching, the transmitting circuit is composed of pseudo-random sequence signal input part, control part, isolation circuit can make the input isolation part and power output, put most of the isolation part, frequency selective filter part of the output power supply, power supply filter, used for pseudo-random sequence signal isolation from CPU amplification and filtering the output sine wave signal, 300kHz, 100V. The core chip of the drive circuit is driven by the MOSFET driver chip IR of IR2110 company, and the power amplifier uses IR power field effect transistor (IRFP250N).

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种水平声学多普勒测流装置，具体来说，属于一种基于D类功放与高阶椭圆滤波信号处理技术的水平声学多普勒测流装置。
技术介绍
目前，H-ADCP与传统测流仪器相比，具有能直接测出断面的流速剖面、具有不扰动流场、测验时间短、测速范围大等特点，是目前几种实现在线流量监测的主要手段之一，不但可以直接测出河流断面流层的流速分布情况，而且可以通过在线监测功能以及软件处理功能，掌握河流断面的流速、流量和流场的变化过程。对于我国水利行业河道流量监测，国内传统的测量方法主要有转子式流速仪法、浮标法等，测量精度低、耗费人力资源大。随着近年最严格的水资源管理制度的落实，对测流要求不断提高，国外ADCP测流产品被引进我国并广泛应用。与此同时，在国家863计划支持下，国家海洋技术中心，中科院声学所以及杭州应用声学研究所等単位对ADCP测流工程样机进行了研制，但存在运算速度慢和受外界干扰大等缺点。
技术实现思路
本技术的专利技术目的在于提供一种水平声学多普勒测流装置。本技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种水平声学多普勒测流装置，包括：发射电路和与发射电路相匹配的接收电路，其中，所述发射电路由伪随机序列信号输入部分、隔离电路使能控制部分、输入隔离部分、功率放大部分、输出隔离部分、滤波选频输出部分、电源滤波电源组成，用于对来自于CPU的伪随机序列信号隔离、放大、滤波输出，得到300kHz、100V的正弦波信号。优选的是，所述伪随机序列信号输入部分，连接来自ADCP主控制器产生的伪随机序列信号，并将信号输送到输入隔离部分；隔离电路使能控制部分，接收来自于ADCP主控制器对隔离输入部分电路的控制信号，用于控制输入隔离部分启闭。优选的是，所述输入隔离部分，由美国IR公司生产的IR2110驱动器和二极管、电阻组成，其中，伪随机序列信号从HIN和LIN输入，通过IR2110驱动器对其进行隔离处理并初步放大，通过二极管V1、V2，电阻R1、R2输出至功率放大部分。优选的是，所述功率放大部分，由两个场效应管IRFP250N以及跨接在该管源射极的阻容网络构成，两个场效应管形成对管工作方式，轮流导通，管的射极轮流输出300kHz脉冲信号，输送至隔离输出部分，另外跨接在源射极的阻容网络的作用是吸收对管高速通断时产生的尖峰干扰信号。优选的是，所述输出隔离部分，是一个变压器，初级绕组两个，次级绕组一个，两个初级绕组轮流在功率放大部分得到300kHz的脉冲信号，结果是次级输出了一个连续的300kHz脉冲信号，连续的300kHz脉冲信号会进入输出滤波电路进行选频；滤波选频输出部分，为一个串联LC选频电路，由一个电感和一个电容构成，该电路谐振时的频率为300kHz，选频后将最终的信号输出到换能器进行电声转换，以输出300kHz的声波。优选的是，所述接收电路由换能器匹配电路、发射与接收切换电路、初级放大电路、3阶椭圆滤波电路、2阶自动增益控制电路、后级输出放大电路组成，实现放大来自换能器的微弱信号，供ADCP的主控制器测量采集。优选的是，所述换能器匹配电路，由一个变压器和电容构成，发射信号时变压器初级信号耦合到次级，次级与电容和换能器并联进行阻抗匹配，最终换能器谐振在300kHz，发出300kHz的声波；接收信号时换能器的微弱信号从变压器的次级耦合到初级，得到与反射声波同频率的电信号。水平声学多普勒测流装置，其特征在于，所述发射与接收切换电路，用于切换电路实现发射信号与接收信号的切换处理，由每一路都是由二极管双向并联构成，原理是利用二极管的正向压降，发射信号时电压远大于二极管的正向压降，二极管处于导通状态，发射信号顺利到达换能器，非发射状态时，换能器接收的声波信号转换成电信号，此信号极其微弱，无法使二极管导通，二极管处于关闭状态，接收信号只能进入初级放大电路。优选的是，所述初级放大电路，由极低噪声运算放大器AD797加入负反馈电路构成，电路中的参数组合能使AD797的初级放大电路产生30dB的增益；所述3阶椭圆滤波电路，由3级的LC谐振电路构成，第一阶为LC并联谐振方式，第二阶为LC串联谐振方式，第三阶为LC并联谐振方式，这样构成的滤波器有着极窄的过渡带，但通带内的幅频特性曲线起伏较大，后级需要进行自动增益控制处理。优选的是，所述2阶自动增益控制电路，由美国AD公司生产的AD603及其外围器件组成，增益控制信号由ADCP的主控制器提供，ADCP应用中的电路参数组合能产生-0.5~20dB的可控增益。优选的是，所述后级放大输出电路是由AD8031构成的低倍数放大电路，该级电压放大倍数不高，主要增加信号的电流输出能力，保证信号到达ADCP主控制器采集端时不产生变形，提供最真实的信号给ADCP主控制器采集。本技术的有益效果是，通过信号发射子系统信号发生板块采用D类功放和信号接收系统信号处理板块采用时变增益放大、高阶椭圆滤波器，解决发射信号与换能器的匹配问题，以及回波信号的精确提取和还原问题，减少测量误差。本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明下面结合附图对本技术进行详细的描述，以使得本技术的上述优点更加明确。图1是本技术水平声学多普勒测流装置中信号发射驱动D类功放电路的结构示意图；图2是本技术水平声学多普勒测流装置中300kHz接收部分的示意图；图3是某一实施例泵站渠道流量测量的示意图；图4为某一实施例该渠道一个月每5分钟记录一次的渠道指标流速的示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术进行详细地说明。具体来说，本技术主要基于D类功放与高阶椭圆滤波信号处理技术的水平声学多普勒测流装置，简称H-ADCP，主要应用于水利行业，测量河流断面流速。其中，基于D类功放与高阶椭圆滤波信号处理技术的水平声学多普勒测流装置主要由换能器子系统、信号发射子系统、信号接收子系统、数据采集和处理子系统、电源管理子系统、软件以及其他壳体与底座等模块构成。
技术实现思路
主要有：1、信号发射子系统采用D类功放，解决发射信号与换能器的匹配问题，减少测量误差。发射信号与换能器的匹配问题成为研发过程中的一大难题，主要体现为换能器在不同负载下所表现出来的阻抗会有所改变，导致发射声波的频率在不同水深中会发生变化，直接造成的结果是带来测量上的误差，该误差会随着水深的变化而变化且无规律，没有可修正的方案，这是国内产品线停滞不前的一大因素。本专利提出信号发生部分采用D类功放，信号来源于一个伪随机序列信号，D类功放在对伪随机序列信号实现高效能放大，同时，输出级采用高精度的滤波器取出频率精准的、低谐波成份信号，解决传统功放的能耗、噪声、频偏、相偏等问题，减少测量误差。2、信号接收系统，采用时变增益放大、高阶椭圆滤波器等小信号处理技术，实现信号的精准提取、还原。声信号被发射到水中后，经过复杂的水环境反射、折射后被换级器重新接收并转换为微弱的同频电信号，谐波成份多、变幅大是回波信号的主要特点，这对后级的数字信号处理算法非常不利，信号中包含大量的谐波成份在频谱上占据了很长一段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平声学多普勒测流装置，其特征在于，包括：发射电路和与发射电路相匹配的接收电路，其中，所述发射电路由伪随机序列信号输入部分、隔离电路使能控制部分、输入隔离部分、功率放大部分、输出隔离部分、滤波选频输出部分、电源滤波电源组成，用于对来自于CPU的伪随机序列信号隔离、放大、滤波输出，得到300kHz、100V的正弦波信号。

【技术特征摘要】
1.一种水平声学多普勒测流装置，其特征在于，包括：发射电路和与发射电路相匹配的接收电路，其中，所述发射电路由伪随机序列信号输入部分、隔离电路使能控制部分、输入隔离部分、功率放大部分、输出隔离部分、滤波选频输出部分、电源滤波电源组成，用于对来自于CPU的伪随机序列信号隔离、放大、滤波输出，得到300kHz、100V的正弦波信号。2.根据权利要求1所述的水平声学多普勒测流装置，其特征在于，所述伪随机序列信号输入部分，连接来自ADCP主控制器产生的伪随机序列信号，并将信号输送到输入隔离部分；隔离电路使能控制部分，接收来自于ADCP主控制器对隔离输入部分电路的控制信号，用于控制输入隔离部分启闭。3.根据权利要求1或2所述的水平声学多普勒测流装置，其特征在于，所述输入隔离部分，由美国IR公司生产的IR2110驱动器和二极管、电阻组成，其中，伪随机序列信号从HIN和LIN输入，通过IR2110驱动器对其进行隔离处理并初步放大，通过二极管V1、V2，电阻R1、R2输出至功率放大部分。4.根据权利要求1或2所述的水平声学多普勒测流装置，其特征在于，所述功率放大部分，由两个场效应管IRFP250N以及跨接在该管源射极的阻容网络构成，两个场效应管形成对管工作方式，轮流导通，管的射极轮流输出300kHz脉冲信号，输送至隔离输出部分，另外跨接在源射极的阻容网络的作用是吸收对管高速通断时产生的尖峰干扰信号。5.根据权利要求1或2所述的水平声学多普勒测流装置，其特征在于，所述输出隔离部分，是一个变压器，初级绕组两个，次级绕组一个，两个初级绕组轮流在功率放大部分得到300kHz的脉冲信号，结果是次级输出了一个连续的300kHz脉冲信号，连续的300kHz脉冲信号会进入输出滤波电路进行选频；滤波选频输出部分，为一个串联LC选频电路，由一个电感和一个电容构成，该电路谐振时的频率为300kHz，选频后将最终的信号输出到换能器进行电声转换，以输出300kHz的声波。6.根据权利要求1或2所述的水平声学多普勒测流装置，其特征在于，所述接收电路由换能器匹配电路、发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭华，王家亮，林占东，张奕虹，
申请(专利权)人：深圳市东深电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44