本实用新型专利技术涉及一种超声波流量测量装置，属于超声波测量技术领域。装置包括两个超声波探头、测量芯片、可调放大电路、两个比较器和主控单片机；测量芯片分别连接两个超声波探头，两个超声波探头均与可调放大电路的输入端连接，可调放大电路的输出端连接测量芯片，测量芯片通信连接主控单片机；可调放大电路的输出端还分别连接上限比较器和下限比较器，主控单片机分别采集连接两个比较器的输出端；主控单片机控制连接可调放大电路，用于控制可调放大电路的放大增益，使输出测量数据的幅值保持在上限值和下限值之间。本实用新型专利技术的电路简单，能够快速调整信号增益，且成本较低。且成本较低。且成本较低。
【技术实现步骤摘要】
一种超声波流量测量装置
[0001]本技术属于超声波测量
，具体涉及一种超声波流量测量装置。
技术介绍
[0002]现有技术中，一般采用超声波流量计(即超声波水表)测量农田灌溉的用水流量，该装置是利用超声波信号在水中的传播，信号受水流影响后，由于顺逆速度不一致导致的时间差，根据此时间差计量用水流量。其优点是，该装置不受外部光、电、磁等信号的干扰，测量精度对细小杂质不敏感，管段内部无任何机械结构，通水压力损失小，对水泵扬程基本无影响，该装置针对农水灌溉及类似应用场景进行性能优化及数据预处理，使装置的寿命、水质适用性及计量精度达到平衡。
[0003]目前，超声波测量装置中采用峰值检测电路进行高速AD采样，以获取小信号的峰值。峰值检测电路在处理小信号时，需要增加多个运放电路，以精准的控制放大增益，导致电路构成较为复杂，成本较高。并且，峰值检测电路为了实现高速AD采样，对AD器件的采样速率有较高要求，在功耗敏感应用场景也有一定的局限性。
技术实现思路
[0004]本技术的目的是提供一种超声波流量测量装置，用于解决现有装置电路构成复杂、成本较高的问题。
[0005]基于上述目的，一种超声波流量测量装置的技术方案如下：
[0006]超声波流量测量装置包括：两个超声波探头、测量芯片、可调放大电路、两个比较器和主控单片机；其中，测量芯片分别连接两个超声波探头，两个超声波探头均与可调放大电路的输入端连接，可调放大电路的输出端连接测量芯片，用于输出幅值合适的测量信号，测量芯片通信连接主控单片机，用于将测量数据发送至主控单片机；
[0007]所述可调放大电路的输出端还分别连接上限比较器和下限比较器，主控单片机分别采集连接上限比较器和下限比较器的输出端，用于比较可调放大电路输出的测量信号与设定的上限值、下限值之间的大小；主控单片机控制连接可调放大电路，用于判断可调放大电路输出的测量信号是否在设定的上限值和下限值之间，并控制可调放大电路的放大增益，使输出测量信号的幅值保持在上限值和下限值之间。
[0008]上述技术方案的有益效果是：
[0009]本技术的测量原理简单，器件构成也不复杂，不需要精准控制放大增益，仅通过设置两个比较器，再结合单片机的判断，控制可调放大电路的放大增益，就能够将最终输出测量信号的幅值调整至合适的幅值。本装置对流体水质变化的适应性较强，不管流体水质如何变化，即检测的原始信号幅值如何变化，都能够进行快速的适应性调节，效果好，且装置成本较低，实用性强。
[0010]进一步的，作为可调放大电路的一种实现方式，可调放大电路包括数字电位器U3、运算放大器U4，数字电位器U3的输出端W连接运算放大器U4的反向输入端，运算放大器U4的
同向输入端连接有一个由电阻R1、电阻R2构成的分压支路，运算放大器U4的输出端分别连接所述上限比较器、下限比较器及测量芯片，运算放大器U4的输出端还连接数字电位器U3的输入端口A，数字电位器U3的输入端口B用于接收其中一个探头采集的测量信号，数字电位器U3的控制端口SDA、控制端口SCL连接所述的主控单片机。
[0011]进一步的，为了实现测量信号的正向检测和反向检测，所述可调放大电路的输入端和两个探头的输出端之间还连接有模拟开关U2，模拟开关U2的常闭端NC端连接探头L1，模拟开关U2的常开端NO端连接探头L2，模拟开关U2的控制端N1与测量芯片连接，该控制端N1用于对模拟开关U2进行切换，选择控制模拟开关U2的公共端COM的输出信号为探头L1检测的测量信号，或为探头L2检测的测量信号。
[0012]进一步的，所述主控单片机还连接有显示模块，显示模块为液晶显示器，用于显示当前用水流量值。
[0013]进一步的，所述主控单片机还连接有按键模块，用于进行人机交互设置。
[0014]进一步的，为了实现数据的远传，所述主控单片机还连接有通信模块，通信模块用于与后台服务器进行通信，传输流量监测数据。
[0015]进一步的，为了降低装置的功耗，所述主控单片机还连接有电源管理模块，用于在长时间不需要进行用水时，控制装置进行休眠。
附图说明
[0016]图1是本技术实施例中的超声波流量测量装置示意图；
[0017]图2是本技术实施例中的信号增益反馈、控制部分电路图；
[0018]图3是本技术实施例中的信号自适应调整流程图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步的说明。
[0020]本实施例提出一种超声波流量测量装置，其构成框图如图1所示，该装置主要包括：两个超声波探头(探头L1和探头L2)、测量芯片、可调放大电路、两个比较器和主控单片机。其中，测量芯片分别连接探头L1和探头L2的控制端，探头L1和探头L2的输出端均与可调放大电路的输入端连接，可调放大电路的输出端连接测量芯片，用于输出幅值合适的测量信号，测量芯片通信连接主控单片机，用于将测量信号发送至主控单片机。
[0021]图1中，可调放大电路的输出端分别连接两个比较器，分别为上限比较器和下限比较器，主控单片机采集连接两个比较器的输出端，用于比较可调放大电路输出的测量信号是否在上限值和下限值之间。并且，主控单片机控制连接可调放大电路，用于控制可调放大电路，使其调整信号放大增益，输出幅值合适的测量信号，即使该测量信号的幅值保持在上限值和下限值之间。
[0022]上述测量装置的工作过程包括：
[0023]正向检测：测量芯片向探头L1发出激励信号，控制探头L1将电信号转换为超声波信号，由探头2接收超声波信号，并转换为电信号形式的测量信号，由于该信号是个微弱信号，经过可调放大电路，按照提前设置的放大增益，对该测量信号进行放大。
[0024]放大后的测量信号Vo分别送入上限比较器和下限比较器，进行比较，其中，上限比
较器中设置的比较阈值为上限值Vref1，下限比较器中设置的比较阈值为下限值Vref2，二者大小关系为Vref1>Vref2，两个比较器将比较结果发送给主控单片机，由单片机进行判断，如果放大后的测量信号在上限值和下限值之间，即Vref2≤Vo≤Vref1，则判定为该测量信号的幅值大小合适。
[0025]如果放大后的测量信号不在上限值和下限值之间，即Vo>Vref1或Vo<Vref2，则判定该测量信号的幅值大小不合适，需要调节可调放大电路的放大增益，单片机根据测量信号超出上限值与下限值之间这个范围的幅度，确定控制减小或增大放大增益，并将控制指令发送给可调放大电路。
[0026]可调放大电路根据主控单片机的控制指令，改变放大增益后，按照上述过程，对测量信号进行重新测量，直到可调放大信号输出的测量信号在Vref2≤Vo≤Vref1范围内。
[0027]反向检测：与上述正向检测的原理相同，不同之处在于，本次测量需要测量芯片向探头L2发出激励信号，控制探头L2将本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超声波流量测量装置，其特征在于，包括：两个超声波探头、测量芯片、可调放大电路、两个比较器和主控单片机；其中，测量芯片分别连接两个超声波探头，两个超声波探头均与可调放大电路的输入端连接，可调放大电路的输出端连接测量芯片，用于输出幅值合适的测量信号，测量芯片通信连接主控单片机，用于将测量数据发送至主控单片机；所述可调放大电路的输出端还分别连接上限比较器和下限比较器，主控单片机分别采集连接上限比较器和下限比较器的输出端，用于比较可调放大电路输出的测量信号与设定的上限值、下限值之间的大小；主控单片机控制连接可调放大电路，用于判断可调放大电路输出的测量信号是否在设定的上限值和下限值之间，并控制可调放大电路的放大增益，使输出测量信号的幅值保持在上限值和下限值之间。2.根据权利要求1所述的超声波流量测量装置，其特征在于，可调放大电路包括数字电位器U3、运算放大器U4，数字电位器U3的输出端W连接运算放大器U4的反向输入端，运算放大器U4的同向输入端连接有一个由电阻R1、电阻R2构成的分压支路，运算放大器U4的输出端分别连接所述上限比较器、下限比较器及测量芯片，运算放大器U4的输出端还连接数字电位器U3的输入端口A，数字电位器U3的输入端口B用于接收其中一个探头采集的测量信号，数字电位器U3的控制端口S...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨文寿，李敬宁，段磊，柴永超，
申请(专利权)人：新开普电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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