一种超声波液体流量测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种超声波液体流量测量系统；包括DSP信号处理器、时钟电路、发射电路、接受电路、换能器、电源电路、测温电路、通讯电路；本实用新型专利技术能够有效地消除流体温度的变化对超声波传播速度的影响；具有非浸润式的特点，采用环鸣法得到顺、逆流传播时间，可以精确地测量出待测流体的流量，而高精度的时间差数据则反映出了系统具有较高的测量准确度。

An ultrasonic liquid flow measurement system

【技术实现步骤摘要】
一种超声波液体流量测量系统
本技术涉及一种超声波液体流量测量系统。
技术介绍
随着工业技术的发展，流量逐渐成为了流程工业测量三大主题内容之一，另外两个分别是温度与压力，它们给人们的日常生活和工作带去了无限的便利，提高了生活质量的同时也提高了经济效益。现如今，工农业用水以及水资源管理，石油、天然气等矿产资源的管理与运输以及化工原料的生产都十分频繁地使用到了流量测量技术。我国是一个人口大国，但是由于地大物博等的特点，并且水和矿产资源都很贫乏，所以能源高度有效地使用和节约、环境保护以及生产效率在我们的日常生活和工作中显得越来越重要。此外，现如今无论是气体还是液体的测量问题都与工业生产息息相关，流量计量也成为了生活和生产中越来越重要的部分。在现代化的工业生产中，自动化逐渐成为了工农业快速发展的趋势，然而，测量仪表及测量技术是使工业自动化完成的前提条件。在现代工业领域，测量流体流量的仪表统称为流量仪表或流量计，其扮演的角色与温度、压力、物位等物理量测量仪表相同，在工业流量测量中起着十分重要的作用。流量计的使用可以有效地测出流体流量，利用流体流量可以对流量进行调节和控制，从而实现一个安全、高效的工业生产环境。人们生活质量的提高，对产品质量和生产效率的提高越来越关注，流量计量逐渐凸显出其在流程工业上的重要性，同时流量测量的精度随着工业生产日趋规模化而愈来愈受到重视。最近几年，电子信息和微计算机技术逐步渗透到仪器仪表范畴，这一方面使得流量计的测量功能和性能得以重大改善，另一方面，流量计的精确度和可靠性也得到了实质性地提高。流量测量技术作为工业自动化发展的前瞻性技术，提高流量计的性能能够给市场带来良好的发展空间，因此流量测量技术在工业生产领域发展势头十分良好。流量计作为测量仪表是实现工业自动化关键技术，流量计性能的提高不仅创造了良好的市场空间，反过来也促进了其它工业领域的发展。在这种背景下，高性能的流量计的研究意义显得尤为重大。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种超声波液体流量测量系统。本技术通过以下技术方案得以实现。本技术提供的一种超声波液体流量测量系统；包括DSP信号处理器、时钟电路、发射电路、接收电路、换能器、电源电路、测温电路、通讯电路；所述时钟电路、电源电路、测温电路、接收电路分别连接在DSP信号处理器的输入端，所述发射电路、换能器分别连接在DSP信号处理器的输出端；所述换能器包括换能器A和换能器B，换能器A和换能器B通过选择通道与DSP信号处理器及接收电路连接。所述DSP信号处理器采用TI公司的TMS320F2812处理器输出PWM信号。所述发射电路通过多级耦合线圈产生高频振荡信号。所述换能器接收发射电路产生的高频振荡信号并将其转换为超声波脉冲。所述接收电路接收超声波脉冲并将其滤波放大并过零比较后输出到DSP信号处理器。所述测温电路为四线制PT100测温电路。所述电源电路采用TPS767D301稳压器为I/O口输入稳定的3.3V电压，为DSP信号处理器系统输入1.5～5.5V的可调电压。所述时钟电路通过振荡器与锁相环PLL形成系统时钟。所述通讯电路采用RS-485接口。所述选择通道为继电器，继电器通过DSP处理器I/O端口输出高低电平来控制继电器的通断实现通道的切换。本技术的有益效果在于：能够有效地消除流体温度的变化对超声波传播速度的影响；具有非浸润式的特点，采用环鸣法得到顺、逆流传播时间，可以精确地测量出待测流体的流量，而高精度的时间差数据则反映出了系统具有较高的测量准确度。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术的发射驱动电路原理图；图3是本技术的接收电路原理图；图4是本技术的DSP控制电路原理图；图5是本技术的时钟电路原理图；图6是本技术的温度检测电路原理图；图7是本技术的信号方向控制电路原理图；图8是本技术的通道选择电路原理图；图9是本技术的通讯电路原理图。具体实施方式下面进一步描述本技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。一种超声波液体流量测量系统；包括DSP信号处理器、时钟电路、发射电路、接收电路、换能器、电源电路、测温电路、通讯电路；所述时钟电路、电源电路、测温电路、接收电路分别连接在DSP信号处理器的输入端，所述发射电路、换能器分别连接在DSP信号处理器的输出端；本专利技术采用基于“环鸣法”的时差法超声波检测流体质量，设计系统主要包括环鸣时差信号采集和信号处理以及DSP与上位机的通信两大部分。环鸣时差信号采集这一部分主要以DSP为核心，完成发射电路和接收电路的收发信号以及超声波顺逆流传播时间的测量，这一部分主要由发射电路、接收电路、通道选择电路等组成；信号处理主要由DSP完成，并最终将处理后的采集数据经过485通讯接口传送至上位机进行进一步的分析处理。超声波流量测量系统结构图如图1所示。所述换能器包括换能器A和换能器B，换能器A和换能器B通过选择通道与DSP信号处理器及接收电路连接。本专利技术的控制与处理核心部分采用TI公司推出的TMS320DSP系列的TMS320F2812处理器，该处理器主频高，可以使系统高速运行，此外该处理器具有十分丰富的I/O口，可以方便用户进行外围电路扩展和使用。所述发射电路通过多级耦合线圈产生高频振荡信号。发射驱动电路原理图如图2所示，由DSP产生的200kHzPWM信号，直接输送至三极管Q1的基极，驱动开关三极管Q1的开与关。开关三极管Q1的开与关，直接控制升压中周T1初级线圈导通与断开，从而产生200kHz的耦合信号，耦合到次级线圈，使次级线圈产生200kHz的高压震荡信号驱动超声波换能器(这里称作探头，以下皆同)P1发送超声波脉冲。所述换能器接收发射电路产生的高频振荡信号并将其转换为超声波脉冲。所述接收电路接收超声波脉冲并将其滤波放大并过零比较后输出到DSP信号处理器。换能器受到发射驱动电路驱动之后会发射出超声波脉冲信号，该信号经流体介质传播到达换能器接收端被接收，在这个过程中，由于流体中含有许许多多的杂质以及气泡，因此信号质量会受到影响而发生很大程度的衰减，在这种情况下十分不利于换能器接收端接收这类信号。为了使接收换能器能够接收到高精度的超声波信号，务必使用接收电路对信号进行处理，从而使接收换能器接收到精准的放大信号。本设计中的接收电路主要由前置放大电路，带通滤波电路以及过零检测电路组成，接收电路原理图如图3所示。考虑到接收换能器接收到的信号非常小，可能只有几mV左右，所以本设计中采用前置放大电路放大接收信号，经过放大电路处理的信号会输出到下一级，进行滤波处理。由于接收电路只需要检测出换能器接收信号的第一边沿信号，因此放大电路的设计对信号的放大品质没有很高的要求，只需将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波液体流量测量系统，其特征在于：包括DSP信号处理器、时钟电路、发射电路、接收电路、换能器、电源电路、测温电路、通讯电路；/n所述时钟电路、电源电路、测温电路、接收电路分别连接在DSP信号处理器的输入端，所述发射电路、换能器分别连接在DSP信号处理器的输出端；/n所述换能器包括换能器A和换能器B，换能器A和换能器B通过选择通道与DSP信号处理器及接收电路连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声波液体流量测量系统，其特征在于：包括DSP信号处理器、时钟电路、发射电路、接收电路、换能器、电源电路、测温电路、通讯电路；
所述时钟电路、电源电路、测温电路、接收电路分别连接在DSP信号处理器的输入端，所述发射电路、换能器分别连接在DSP信号处理器的输出端；
所述换能器包括换能器A和换能器B，换能器A和换能器B通过选择通道与DSP信号处理器及接收电路连接。


2.如权利要求1所述的超声波液体流量测量系统，其特征在于：所述DSP信号处理器采用TI公司的TMS320F2812处理器输出PWM信号。


3.如权利要求1所述的超声波液体流量测量系统，其特征在于：所述发射电路通过多级耦合线圈产生高频振荡信号。


4.如权利要求1所述的超声波液体流量测量系统，其特征在于：所述换能器接收发射电路产生的高频振荡信号并将其转换为超声波脉冲。


5.如权利要求1所述的超声波液...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟杏，范啸，徐亮，徐向，
申请(专利权)人：贵州装备制造职业学院，
类型：新型
国别省市：贵州;52