超声波测速装置及其测速方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于超声波流量检测技术领域，本发明专利技术提供超声波测速装置及其测速方法，超声波测速装置包括时间数字转换模块、超声波换能器、补偿调整模块、比较器、屏蔽模块以及脉冲宽度检测模块；时间数字转换模块向超声波换能器输出开始信号；超声波换能器向屏蔽模块输出超声波正弦波信号；屏蔽模块通过设置屏蔽窗对超声波正弦波信号进行屏蔽；比较器根据补偿信号和屏蔽后的超声波正弦波获得方波信号，并对方波信号进行过滤并获取首波信号及序列方波，时间数字转换模块根据开始信号和序列方波获取超声波传播时间差，通过设置屏蔽模块屏蔽接收超声波中的干扰信号，避免了错误将干扰信号认为时超声波回波信号，从而产生错误的时间计算和流速计算的问题。

Ultrasonic speed measuring device and speed measuring method thereof

The invention belongs to the technical field of ultrasonic flow detection, the invention provides an ultrasonic speed measuring device and its measuring method, ultrasonic velocity measurement device includes a time to digital conversion module, ultrasonic transducer, compensation adjustment module, a comparator, shielding module and pulse width detection module; time to digital conversion module to output signal to the ultrasonic transducer; ultrasonic transducer to ultrasonic output module shielding sine wave signal; shielding module by setting the window to block out the ultrasonic wave signal; comparator for square wave signal based on ultrasonic signal and sine wave compensation after the shield, and the square wave signal filtering and obtain the first wave and square wave sequence, time to digital conversion module according to the start signal and the sequence of square wave for the ultrasonic propagation time difference by setting the shielding shielding module, receiving ultra An interfering signal in sound waves that avoids errors that interfere with signals considered as ultrasonic echo signals, resulting in erroneous time calculations and flow velocity calculations.

【技术实现步骤摘要】
超声波测速装置及其测速方法
本专利技术属于超声波流量检测
，尤其涉及超声波测速装置及其测速方法。
技术介绍
目前，公知的超声波计量芯片中，用于进行超声波回波识别的比较器都采用固定的电压补偿值，在超声波检测中，识别首波是非常重要的一个步骤，若采用固定的电压补偿值，在外界干扰的情况下很可能误判，当补偿值过低时，可能会不能过滤一些噪声信号，会将噪声信号误判为超声波信号，当补偿值过高，则可能过滤掉超声波信号方波的首波，造成测量结果偏差。当水质过差或传感器探头被污染或覆盖，比如长时间使用时造成传感器探头结垢的情况下，超声波测试信号衰减会很严重，首波脉冲信号会随着结垢的厚度增加，其幅值越来越小，采用固定补偿值时，幅值太小的首波会无法识别，使计量结果产生很大误差，特别是由于测量环境的复杂性，比如水管中，由于杂质和水管壁存在，超声波可能会发生反射、衍射或管道位于不稳定环境，比如容易震动的环境中，在超声波飞行时间的测量时，由于这些噪声元素的存在，在噪声信号过大时，探头可能会错误的认为是接收到了超声波回波信号，从而产生错误的时间计算和流速计算。综上所述，现有技术中存在超声波信号中存在干扰信号导致将其误认为超声波回波信号从而产生错误的时间计算和流速计算的缺陷。
技术实现思路
本专利技术实施例提供的超声波测速装置及测速方法，以解决现有技术中存在超声波信号中存在干扰信号导致将其误认为超声波回波信号从而产生错误的时间计算和流速计算的缺陷。本专利技术实施例第一方面提供一种超声波测速装置，所述超声波测速装置包括时间数字转换模块、超声波换能器、补偿调整模块、比较器、屏蔽模块以及脉冲宽度检测模块；所述时间数字转换模块的输出端连接所述超声波换能器的输入端，所述超声波换能器的输出端连接所述屏蔽模块所述比较器的第一输入端，所述屏蔽模块的输出端连接所述比较器的第一输入端，所述比较器的输出端连接所述脉冲宽度检测模块的输入端和所述时间数字转换模块屏蔽模块的输入端，所述脉冲宽度检测模块的输出端连接所述补偿调整模块的输入端，所述补偿调整模块的输出端连接所述比较器的第二输入端，所述比较器屏蔽模块的输出端连接所述时间数字转换模块的输入端；所述时间数字转换模块向所述超声波换能器输出开始信号并开始计时；所述超声波换能器根据所述开始信号向所述比较器输出超声波正弦波信号；所述屏蔽模块通过设置屏蔽窗对所述超声波正弦波信号进行屏蔽；所述比较器将经过屏蔽的超声波正弦波与所述补偿调整模块输出的第一补偿信号进行比较后输出方波信号；所述脉冲宽度检测模块根据所述方波信号判定信号衰减率超过预设值时输出补偿调整信号给所述补偿调整模块；所述补偿调整模块根据所述补偿调整信号输出第二补偿信号给所述比较器；所述比较器将经过屏蔽的超声波正弦波与所述第二补偿信号进行比较，以对所述方波信号进行过滤以获取首波信号，并输出首波信号与其后面的方波信号构成的序列方波给所述时间数字转换模块；所述时间数字转换模块根据所述开始信号和所述序列方波获取超声波传播时间差本专利技术实施例第二方面提供一种超声波测速装置的测速方法，所述超声波测速装置包括时间数字转换模块、超声波换能器、补偿调整模块、比较器、屏蔽模块以及脉冲宽度检测模块；所述时间数字转换模块的输出端连接所述超声波换能器的输入端，所述超声波换能器的输出端连接所述屏蔽模块所述比较器的第一输入端，所述屏蔽模块的输出端连接所述比较器的第一输入端，所述比较器的输出端连接所述脉冲宽度检测模块的输入端和所述时间数字转换模块屏蔽模块的输入端，所述脉冲宽度检测模块的输出端连接所述补偿调整模块的输入端，所述补偿调整模块的输出端连接所述比较器的第二输入端，所述比较器屏蔽模块的输出端连接所述时间数字转换模块的输入端；所述测速方法包括以下步骤：所述时间数字转换模块向所述超声波换能器输出开始信号并开始计时；所述超声波换能器根据所述开始信号向所述屏蔽模块输出超声波正弦波信号；所述屏蔽模块通过设置屏蔽窗对所述超声波正弦波信号进行屏蔽；所述比较器将经过屏蔽的超声波正弦波与所述补偿调整模块输出的第一补偿信号进行比较后输出方波信号；所述脉冲宽度检测模块根据所述方波信号判定信号衰减率超过预设值时输出补偿调整信号给所述补偿调整模块；所述补偿调整模块根据所述补偿调整信号输出第二补偿信号给所述比较器；所述比较器将经过屏蔽的超声波正弦波与所述第二补偿信号进行比较，以对所述方波信号进行过滤以获取首波信号，并输出首波信号与其后面的方波信号构成的序列方波给所述时间数字转换模块；所述时间数字转换模块根据所述开始信号和所述序列方波获取超声波传播时间差。本专利技术提供的超声波测速装置及其测速方法，本专利技术提供超声波测速装置及其测速方法，超声波测速装置包括时间数字转换模块、超声波换能器、补偿调整模块、比较器、屏蔽模块以及脉冲宽度检测模块；时间数字转换模块向超声波换能器输出开始信号；超声波换能器向屏蔽模块输出超声波正弦波信号；屏蔽模块通过设置屏蔽窗对超声波正弦波信号进行屏蔽；比较器根据补偿信号和屏蔽后的超声波正弦波获得方波信号，并对方波信号进行过滤并获取首波信号及序列方波，时间数字转换模块根据开始信号和序列方波获取超声波传播时间差，通过设置屏蔽模块屏蔽接收超声波中的干扰信号，避免了错误将干扰信号认为时超声波回波信号，从而产生错误的时间计算和流速计算的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一种实施例提供的超声波测速装置的结构示意图；图2是本专利技术一种实施例提供的超声波测速装置中比较器获取方波信号的示意图；图3是本专利技术一种实施例提供的超声波测速装置中比较器获取首波信号的示意图；图4是本专利技术一种实施例提供的超声波测速装置中屏蔽模块输出固定屏蔽窗进行屏蔽的示意图；图5是本专利技术一种实施例提供的超声波测速装置中屏蔽模块输出可变屏蔽窗进行屏蔽的示意图；图6是本专利技术一种实施例提供的超声波测速装置中补偿调整模块的电路图；图7是本专利技术一种实施例提供的超声波测速装置中时间数字转换模块的电路图；图8是本专利技术一种实施例提供的超声波测速装置中图9是本专利技术一种实施例提供的超声波水表测水流速的原理图；图10是本专利技术另一种实施例提供的超声波测速装置的测速方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。本专利技术实施例提供一种超声波测速装置，如图1所示，超声波测速装置包括时间数字转换模块101、超声波换能器102、补偿调整模块103、比较器104、屏蔽模块106以及脉冲宽度检测模块105；时间数字转换模块101的输出端连接超声波换能器102的输入端，超声波换能器102的输出端连接屏蔽模块106的第一输入端，屏蔽模块106的输出端连接比较器104的第一输入端，比较器104的输出端连接脉冲宽度检测模块105的输入端和时间数字转换模块101的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波测速装置，其特征在于，所述超声波测速装置包括时间数字转换模块、超声波换能器、补偿调整模块、比较器、屏蔽模块以及脉冲宽度检测模块；所述时间数字转换模块的输出端连接所述超声波换能器的输入端，所述超声波换能器的输出端连接所述屏蔽模块的输入端，所述屏蔽模块的输出端连接所述比较器的第一输入端，所述比较器的输出端连接所述脉冲宽度检测模块的输入端和所述时间数字转换模块的输入端，所述脉冲宽度检测模块的输出端连接所述补偿调整模块的输入端，所述补偿调整模块的输出端连接所述比较器的第二输入端，所述比较器的输出端连接所述时间数字转换模块的输入端；所述时间数字转换模块向所述超声波换能器输出开始信号并开始计时；所述超声波换能器根据所述开始信号向所述屏蔽模块输出超声波正弦波信号；所述屏蔽模块通过设置屏蔽窗对所述超声波正弦波信号进行屏蔽；所述比较器将经过屏蔽的超声波正弦波与所述补偿调整模块输出的第一补偿信号进行比较后输出方波信号；所述脉冲宽度检测模块根据所述方波信号判定信号衰减率超过预设值时输出补偿调整信号给所述补偿调整模块；所述补偿调整模块根据所述补偿调整信号输出第二补偿信号给所述比较器；所述比较器将经过屏蔽的超声波正弦波与所述第二补偿信号进行比较，以对所述方波信号进行过滤以获取首波信号，并输出首波信号与其后面的方波信号构成的序列方波给所述时间数字转换模块；所述时间数字转换模块根据所述开始信号和所述序列方波获取超声波传播时间差。...

【技术特征摘要】
1.一种超声波测速装置，其特征在于，所述超声波测速装置包括时间数字转换模块、超声波换能器、补偿调整模块、比较器、屏蔽模块以及脉冲宽度检测模块；所述时间数字转换模块的输出端连接所述超声波换能器的输入端，所述超声波换能器的输出端连接所述屏蔽模块的输入端，所述屏蔽模块的输出端连接所述比较器的第一输入端，所述比较器的输出端连接所述脉冲宽度检测模块的输入端和所述时间数字转换模块的输入端，所述脉冲宽度检测模块的输出端连接所述补偿调整模块的输入端，所述补偿调整模块的输出端连接所述比较器的第二输入端，所述比较器的输出端连接所述时间数字转换模块的输入端；所述时间数字转换模块向所述超声波换能器输出开始信号并开始计时；所述超声波换能器根据所述开始信号向所述屏蔽模块输出超声波正弦波信号；所述屏蔽模块通过设置屏蔽窗对所述超声波正弦波信号进行屏蔽；所述比较器将经过屏蔽的超声波正弦波与所述补偿调整模块输出的第一补偿信号进行比较后输出方波信号；所述脉冲宽度检测模块根据所述方波信号判定信号衰减率超过预设值时输出补偿调整信号给所述补偿调整模块；所述补偿调整模块根据所述补偿调整信号输出第二补偿信号给所述比较器；所述比较器将经过屏蔽的超声波正弦波与所述第二补偿信号进行比较，以对所述方波信号进行过滤以获取首波信号，并输出首波信号与其后面的方波信号构成的序列方波给所述时间数字转换模块；所述时间数字转换模块根据所述开始信号和所述序列方波获取超声波传播时间差。2.如权利要求1所述的超声波测速装置，其特征在于，所述超声波换能器包括第一换能器和第二换能器；所述屏蔽模块根据所述第一超声波换能器和第二超声波换能器之间的距离以及声音在所述超声波测速装置所在的介质中的传播速度调整屏蔽窗的屏蔽时间，以对所述超声波正弦波进行屏蔽。3.如权利要求1所述的超声波测速装置，其特征在于，所述脉冲宽度检测模块根据所述方波信号判定信号衰减率超过预设值时输出补偿调整信号给所述补偿调整模块，具体为：所述脉冲宽度检测模块根据所述方波信号获取首波脉冲半波宽度和脉冲半波最大宽度；当判定所述首波脉冲半波宽度与所述脉冲半波最大宽度之间的比值低于预设值时，输出补偿调整信号。4.如权利要求2所述的超声波测速装置，其特征在于，所述脉冲宽度检测模块根据所述方波信号获取首波脉冲半波宽度和脉冲半波最大宽度，具体为：所述脉冲宽度检测模块检测到所述方波信号中方波信号的高电平时开始计数，检测到低电平时停止计数，以获取首波脉冲半波宽度和脉冲半波最大宽度。5.如权利要求1所述的超声波测速装置，其特征在于，所述补偿调整模块包括电流源、多个电阻以及多个开关器件，所述电流源与所述多个电阻依次串联，每一电阻并...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤江逊，赵琮，熊沁，
申请(专利权)人：深圳市锐能微科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44