【技术实现步骤摘要】
测量管道内超声波飞行时间的系统及方法
本专利技术涉及超声波测量
，特别涉及一种测量管道内超声波飞行时间的系统及方法。
技术介绍
超声波传感器产生超声波的原理：发射探头中含有压电材料、压电材料在接收到电脉冲激励时会产生震动，震动便产生了超声波，即发射探头的作用是将电能转换成了声能。超声波的接收原理是，当接收探头中的压电材料在接收到超声波时，会产生电压，即将声能转换成了电能，而接受到的就电能非常方便的做下一步处理。即压电材料在受到电信号的作用时会产生超声波、反之当压电材料受到超声波的作用时又会产生电信号。超声波测量管道内流体压力与流量具有精度高、非接触性、不破坏流体等优势。超声波测量管道内流体压力与流量的关键是测量超声波在管道内流体中的传播速度。如图1所示，测量超声波在管道内(管道内直径为L)流体中的飞行时间分两种情况，一种是通过超声波传感器I、II测量超声波与流体方向的相同的飞行时间，测量超声波与流体方向的相反的飞行时间。通过超声波传感器III测量垂直路径下超声波的飞行时间。超声波的传播会受到供流体管道内...
【技术保护点】
1.一种测量管道内超声波飞行时间的系统，其特征在于，包括：/n微控制器模块、超声波飞行时间测量模块、超声波驱动升压模块、回波信号A/D转换模块及超声波传感器，所述超声波飞行时间测量模块包括超声波模拟前端及时间-数字转换器；/n测量第一阶段：所述微控制器模块发出SPI指令至所述超声波模拟前端使其发出第一激励脉冲，所述超声波驱动升压模块将所述第一激励脉冲升压后发送至超声波传感器以发出第一超声波；接收经介质传输的第一超声波时，超声波传感器将接收的超声波转换为电信号，再由所述超声波模拟前端放大后送入所述回波信号A/D转换模块以得到数字信号，所述微控制器模块读取所述数字信号并提取n个...
【技术特征摘要】
1.一种测量管道内超声波飞行时间的系统，其特征在于，包括：
微控制器模块、超声波飞行时间测量模块、超声波驱动升压模块、回波信号A/D转换模块及超声波传感器，所述超声波飞行时间测量模块包括超声波模拟前端及时间-数字转换器；
测量第一阶段：所述微控制器模块发出SPI指令至所述超声波模拟前端使其发出第一激励脉冲，所述超声波驱动升压模块将所述第一激励脉冲升压后发送至超声波传感器以发出第一超声波；接收经介质传输的第一超声波时，超声波传感器将接收的超声波转换为电信号，再由所述超声波模拟前端放大后送入所述回波信号A/D转换模块以得到数字信号，所述微控制器模块读取所述数字信号并提取n个峰值，若大于预设阈值的峰值小于n，则所述微控制器模块控制所述超声波模拟前端调整放大增益至重新发送及接收超声波后所读取的数字信号的n个峰值均大于预设阈值，n为正整数；
测量第二阶段：所述微控制器模块发出SPI指令至所述时间-数字转换器，所述时间-数字转换器向所述超声波模拟前端发出触发信号，所述超声波模拟前端再发出第二激励脉冲，所述超声波驱动升压模块将所述第二激励脉冲升压后发送至超声波传感器以发出第二超声波，同时所述超声波模拟前端发送开始信号至所述时间-数字转换器使其开始计时；接收经介质传输的第二超声波时，超声波传感器将接收的超声波转换为电信号，再发送至所述超声波模拟前端使其发送停止信号至所述时间-数字转换器以停止计时，并将停止计时与开始计时之间的时间作为超声波飞行时间。
2.根据权利要求1所述的测量管道内超声波飞行时间的系统，其特征在于，所述微控制器模块包括STM32F103ZET6微控制器及外围电路，所述STM32F103ZET6微控制器内预设有预设阈值。
3.根据权利要求2所述的测量管道内超声波飞行时间的系统，其特征在于，所述超声波模拟前端包括TDC1000芯片及外围电路，所述时间-数字转换器包括TDC7200芯片及外围电路。
4.根据权利要求3所述的测量管道内超声波飞行时间的系统，其特征在于，所述STM32F103ZET6微控制器与所述TDC1000芯片及TDC7200芯片间的通信方式为SPI通信。
5.根据权利要求1或3或4所述的测量管道内超声波飞行时间的系统，其特征在于，所述超声波模拟前端包括固定增益LNA放大器及可调增益PGA放大器，用于在接收超声波时将所述电信号进行两次放大，所述可调增益PGA放大器初始放大增益最小，在需要调整放大增益时由所述微控制器模块控制所述超声波模拟前端写入增大放大增益的命令以使所述可调增益PGA放大器的放大增益增加。
6.根据权利要求1或3或4所述的测量管道内超声波飞行时间的系统，其特征在于，所述超...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯怀书，张毅，陆顶，方建飞，余晓东，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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