基于混频的流量计制造技术

本发明专利技术公开了一种基于混频的流量计。本发明专利技术的流量计不再通过高性能、高运算能力及大容量的硬件元器件做支撑来提高流量计的测量灵敏度，而是采用混频的方式将输入单片机的波形信号的频率降低，从而避免了采用高性能、高运算能力及大容量的硬件元器件来对较高频率的波形信号进行相位采集，使用简单的电路实现较好的灵敏度，降低了硬件元器件的要求及成本，提高测量精度的同时降低硬件成本。

【技术实现步骤摘要】
基于混频的流量计
本专利技术涉及流量计
，尤其涉及一种基于混频的流量计。
技术介绍
现有技术，在流速测量中，时差法基于混频的流量计是利用不同流速大小的水中声音的传播速度不同的原理，利用时间测量手段测量出两个超声波探头间声音传播的时间差从而推算出水的流速。在现有的时差法基于混频的流量计中，第一种时差计算方法为：CPLD测量时间方法；所述以CPLD测量时间方法以复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammableLogicDevice，缩写CPLD)测量时间差为核心技术进行流量计的开发，此类技术方案通过换能器驱动、换能器接收、信号放大、电平比较、CPLD时间采集及单片机运算。第二种时差计算方法为：以测量相位差的方法来测量时间差；其原理就是通过超声波探头发射某一频率的超声波，然后采集并比较比频率接收信号与预设信号的相位差，通过离散傅氏变换的快速算法(FastFourierTransformation，缩写FFT)方法得到两路信号的时间差进而推算出流速信息；此类技术方案为：换能器驱动、换能器接收、信号放大、相位信息采集、FFT相位时间采集及单片机运算。如图1所示，图1为现有技术中采用以测量相位差的方法来测量时间差确定水流流速的电路结构框图。上述CPLD测量时间方法在时间差采集精度上无法满足完成低流速的流速测量，按CPLD测量时间方法的流量计在小管径情况下只能测出0.3m/s以上的流速。测量相位差的方法可以得到更好的测量精度，但需要大量的数值运算与数据空间，则硬件上需要更多运算能力及内存空间做支持，导致开发成本较高，如何在现有技术的测量相位差的方法基础上，保证测量精度的同时降低硬件成本是亟待解决的问题。上述信息仅用于个性理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述信息是现有技术。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种基于混频的流量计，旨在解决上述无法在低硬件配置的情况下提高测量流速的精度的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于混频的流量计，所述基于混频的流量计包括：波形信号发生器、发射探头、接收探头及混频电路，所述波形信号发生器与所述发射探头及所述混频电路分别相连，所述接收探头与所述混频电路相连；所述波形信号发生器，用于产生第一频率波形信号及第二频率波形信号，所述第一频率波形信号和第二频率波形信号之间的频率差为预设频率；所述波形信号发生器，还用于将所述第一频率波形信号及所述第二频率波形信号发送至所述混频电路，并将所述第一频率波形信号还发送至所述发射探头；所述发射探头，用于将所述第一频率波形信号发射至管道中，通过管道中的水流传输至所述接收探头；所述接收探头，用于接收所述第一频率波形信号经过水流传输获得的第三频率波形信号，并将所述第三频率波形信号发送至所述混频电路；所述混频电路，用于将所述第一频率波形信号与所述第二频率波形信号进行混频获得第一路混频信号，将所述第二频率波形信号与所述第三频率波形信号进行混频获得第二路混频信号，并将所述第一路混频信号及所述第二路混频信号发送至单片机，以使所述单片机根据所述第一路混频信号及所述第二路混频信号确定所述水流的流速。优选地，所述基于混频的流量计还包括：第一放大电路，所述第一放大电路连接在所述接收探头及所述混频电路之间；所述接收探头，还用于将所述第三频率波形信号发送至所述第一放大电路；所述第一放大电路，用于将所述第三频率波形信号进行放大，将放大的第三频率波形信号发送至所述混频电路。优选地，所述发射探头，还用于将所述第一频率波形信号转换为超声波，并将所述超声波发射至所述管道，通过所述管道中的水流传输至所述接收探头；所述接收探头，还用于将所述超声波转换为所述第三频率波形信号，并将所述第三频率波形信号发送至所述混频电路。优选地，所述基于混频的流量计还包括：第二放大电路，所述第二放大电路与所述混频电路连接；所述第二放大电路，用于将所述第一路混频信号及所述第二路混频信号进行放大，将放大的第一路混频信号及放大的第二路混频信号发送至所述单片机。优选地，所述混频电路包括第一路混频器及第二路混频器；所述第一路混频器，用于将所述第一频率波形信号与所述第二频率波形信号进行混频获得第一路混频信号，并将所述第一路混频信号发送至所述第二放大电路；所述第二路混频器，用于将所述第二频率波形信号与所述第三频率波形信号进行混频获得第二路混频信号，并将所述第二路混频信号发送至所述第二放大电路。优选地，所述基于混频的流量计还包括：切换电路，所述切换电路连接在所述发射探头及所述接收探头之间；所述切换电路，用于将所述发射探头及所述接收探头进行切换。优选地，所述切换电路包括：第一开关及第二开关，所述第一开关连接在所述发射探头与所述波形信号发生器之间，所述第二开关连接在所述接收探头与所述第二放大电路之间，并且，所述第一开关还与所述接收探头连接，所述第二开关还与所述发射探头连接；所述第一开关，用于接通所述发射探头或所述接收探头；所述第二开关，用于在所述第一开关接通所述发射探头时，接通所述接收探头，在所述第一开关接通所述接收探头时，接通所述发射探头。优选地，所述波形信号发生器包括：依次相连地信号生成器、驱动电路及换能器；所述信号生成器，用于产生第一频率波形信号及第二频率波形信号，将所述第一频率波形信号及第二频率波形信号发送至所述混频电路，并将所述第一频率波形信号还发送至所述发射探头；所述驱动电路，用于通过所述第一频率波形信号对所述换能器进行触发；所述换能器，用于被触发时，将所述第一频率波形信号发送至所述发射探头。本专利技术的流量计不再通过高性能、高运算能力及大容量的硬件元器件做支撑来提高流量计的测量灵敏度，而是采用混频的方式将输入单片机的波形信号的频率降低，从而避免了采用高性能、高运算能力及大容量的硬件元器件来对较高频率的波形信号进行相位采集，使用简单的电路实现较好的灵敏度，降低了硬件元器件的要求及成本，提高测量精度的同时降低硬件成本。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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术现有技术中流量计结构框图；图2为本专利技术一种基于混频的流量计第一实施例的基于混频的流量计结构框图；图3为本专利技术一种基于混频的流量计第二实施例的基于混频的流量计结构框图。附图标号说明：标号名称标号名称10波形信号发生器20发射探头30接收探头40混频电路50第一放大电路60第二放大电路00基于混频的流量计本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。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的一部分实施例，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作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。需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于混频的流量计，其特征在于，所述基于混频的流量计包括：波形信号发生器、发射探头、接收探头及混频电路，所述波形信号发生器与所述发射探头及所述混频电路分别相连，所述接收探头与所述混频电路相连；所述波形信号发生器，用于产生第一频率波形信号及第二频率波形信号，所述第一频率波形信号和第二频率波形信号之间的频率差为预设频率；所述波形信号发生器，还用于将所述第一频率波形信号及所述第二频率波形信号发送至所述混频电路，并将所述第一频率波形信号还发送至所述发射探头；所述发射探头，用于将所述第一频率波形信号发射至管道中，通过管道中的水流传输至所述接收探头；所述接收探头，用于接收所述第一频率波形信号经过水流传输获得的第三频率波形信号，并将所述第三频率波形信号发送至所述混频电路；所述混频电路，用于将所述第一频率波形信号与所述第二频率波形信号进行混频获得第一路混频信号，将所述第二频率波形信号与所述第三频率波形信号进行混频获得第二路混频信号，并将所述第一路混频信号及所述第二路混频信号发送至单片机，以使所述单片机根据所述第一路混频信号及所述第二路混频信号确定所述水流的流速。

【技术特征摘要】
1.一种基于混频的流量计，其特征在于，所述基于混频的流量计包括：波形信号发生器、发射探头、接收探头及混频电路，所述波形信号发生器与所述发射探头及所述混频电路分别相连，所述接收探头与所述混频电路相连；所述波形信号发生器，用于产生第一频率波形信号及第二频率波形信号，所述第一频率波形信号和第二频率波形信号之间的频率差为预设频率；所述波形信号发生器，还用于将所述第一频率波形信号及所述第二频率波形信号发送至所述混频电路，并将所述第一频率波形信号还发送至所述发射探头；所述发射探头，用于将所述第一频率波形信号发射至管道中，通过管道中的水流传输至所述接收探头；所述接收探头，用于接收所述第一频率波形信号经过水流传输获得的第三频率波形信号，并将所述第三频率波形信号发送至所述混频电路；所述混频电路，用于将所述第一频率波形信号与所述第二频率波形信号进行混频获得第一路混频信号，将所述第二频率波形信号与所述第三频率波形信号进行混频获得第二路混频信号，并将所述第一路混频信号及所述第二路混频信号发送至单片机，以使所述单片机根据所述第一路混频信号及所述第二路混频信号确定所述水流的流速。2.如权利要求1所述的基于混频的流量计，其特征在于，所述基于混频的流量计还包括：第一放大电路，所述第一放大电路连接在所述接收探头及所述混频电路之间；所述接收探头，还用于将所述第三频率波形信号发送至所述第一放大电路；所述第一放大电路，用于将所述第三频率波形信号进行放大，将放大的第三频率波形信号发送至所述混频电路。3.如权利要求2所述的基于混频的流量计，其特征在于，所述发射探头，还用于将所述第一频率波形信号转换为超声波，并将所述超声波发射至所述管道，通过所述管道中的水流传输至所述接收探头；所述接收探头，还用于将所述超声波转换为所述第三频率波形信号，并将所述第三频率波形信号发送至所述混频电路。4.如权利要求3所述的基于混频的流量计，其特征在于，所述基于混频的...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘凌，武治国，张春萍，李立春，陈鹏，徐标，沈海超，徐景峰，
申请(专利权)人：武汉新烽光电股份有限公司，武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42