CN108917865B - 一种多普勒流速方向识别装置和控制方法 - Google Patents

一种多普勒流速方向识别装置和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出多普勒流速方向识别装置，该装置的信号发生器将产生的第一信号发送至换能器，使换能器将第一信号转换为超声波；波形接收电路接收返回的超声波信号并对其进行放大得到待混频信号；信号发生器还产生第二信号和第三信号；混频器将待混频信号与第二信号进行混频，得到第一混频信号，流速测量电路根据第一混频信号获取第一信号的流速值；在存在超声波流速时，混频器将待混频信号与第三信号进行混频得到第二混频信号，且在不存在超声波流速时，混频器将待混频信号与第三信号进行混频得到第三混频信号，流速测量电路通过比较第二混频信号和第三混频信号以判断第一信号的流速方向。本装置在低硬件成本基础上能准确测出流量值大小和流速方向。

Description

一种多普勒流速方向识别装置和控制方法
技术领域
本发明涉及多普勒流量测领域，尤其涉及一种多普勒流速方向识别装置和控制方法。
背景技术
在超声波多普勒流量测量方法中，超声波发射器为一固定声源，随流体一起运动的固体颗粒起了与声源有相对运动的“观察者”的作用，当然它仅仅是把入射到固体颗粒上的超声波反射回接收据.发射声波与接收声波之间的频率差，就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移.由于这个频率差正比于流体流速，所以测量频差可以求得流速.进而可以得到流体的流量
在现有多普勒流量计中几乎所有的国产流量计都无法实现流速方向的测量，在现有的多普勒流速测量技术中，主流的有两种方法：一种方法是将信号直接进行ADC(Analog-to-Digital Converter)采集后做FFT(Fast Fourier Transformation)运算，算出信号频率，而后根据频率变化大小来判断出流速大小，即：信号发射→信号接收→信号放大→ADC采集→FFT运算→流速计算。第二种方法+是将接收信号先进行混频后放大，再进行ADC采集后做FFT运算，算出精确的信号频率进而算出流速，即：信号发射→信号接收→信号混频→低频信号放大→ADC采集→FFT运算→流速计算。此两种方法均可以实现运用多普勒原理进行流速计算的功能。
在上述两种方法中，第一种方法在测量流速的同时可以实现流速方向的识别，但对硬件要求高，硬件成本高，或者要花费大量的运算时间，测量效率底下，且测量精度保障率较低。第二种方法巧妙利用混频虽然可以做到硬件成本低，测量效率高，测量精度保障性较好，但是信号经过混频后为一个无方向的标量信号，用此方法实现的流速测量无法识别方向。此方法得到的产品部分功能收到限制。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多普勒流速方向识别装置和控制方法，旨在解决如何在降低硬件成本和量测时间的基础上准确地识别出多普勒流速方向的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种多普勒流速方向识别装置，所述装置包括信号发生器、换能器、混频器、波形接收探头以及流速测量电路，其中，所述信号发生器的一信号发射端与所述换能器连接，所述信号发生器的另一信号发射端与所述混频器的第一端连接，所述混频器的第二端与所述波形接收电路连接；所述混频器的第三端与所述流速测量电路连接；其中
所述信号发生器，用于产生第一信号，将所述第一信号发送至所述换能器，以使得所述换能器将所述第一信号转换为超声波，并将所述超声波向外发送；
所述波形接收电路，用于接收外部返回的超声波信号，对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号，并将所述待混频信号传输至所述混频器；
所述信号发生器，用于产生第二信号和第三信号，并将所述第二信号和所述第三信号分别发送至所述混频器，所述第一信号的频率和所述第二信号的频率相同，所述第三信号的频率和所述第一信号的频率存在频率差；
所述混频器，用于将所述待混频信号与所述第二信号进行混频处理，得到第一混频信号，并将所述第一混频信号传入所述流速测量电路，以使得所述流速测量电路根据所述第一混频信号获取流体的流速值；
所述混频器，还用于在存在超声波流速时，将所述待混频信号与所述第三信号进行混频处理，得到第二混频信号；且在不存在超声波流速时，将所述待混频信号与所述第三信号进行混频处理，得到第三混频信号，将所述第二混频信号和所述第三混频信号传入所述流速测量电路，以使得所述流速测量电路通过比较所述第二混频信号的频率和所述第三混频信号的频率以判断所述流体的流速方向。
优选地，所述波形接收电路包括波形接收探头以及第一放大器，所述第一放大器的一端与所述波形接收探头连接，所述第一放大器的另一端与所述混频器连接；
相应地，所述波形接收探头，用于接收外部返回的超声波信号，将返回的超声波信号传输至所述第一放大器；
所述第一放大器，用于对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号传输至所述混频器。
优选地，所述流速测量电路包括依次连接的第二放大器、模数转换器、FFT运算器以及单片机，所述第二放大器和所述混频器的第三端连接；
所述第二放大器，用于对所述第一混频信号进行放大处理；
所述模数转换器，用于对经放大处理后的第一混频信号进行数字信号转化处理，得到第一混频数字信号，将所述第一混频数字信号传输至所述FFT运算器；
所述FFT运算器，用于对所述第一混频数字信号进行傅里叶运算，得到第一混频数字信号的频率；
所述单片机，用于根据所述第一混频信号获取所述流体的流速值。
优选地，所述第二放大器，还用于分别对所述第二混频信号和所述第三混频信号进行放大处理；
所述模数转换器，还用于分别对经放大处理后的第二混频信号和第三混频信号进行数字信号转化处理，得到第二混频数字信号和第三混频数字信号，将所述第二混频数字信号和所述第三混频数字信号传输至所述FFT运算器；
所述FFT运算器，还用于分别对所述第二混频数字信号和所述第三混频数字信号进行傅里叶运算，得到第二混频数字信号的频率和第三混频数字信号的频率；
所述单片机，还用于通过比较所述第二混频数字信号的频率和第三混频数字信号的频率来确定所述流体的流速方向。
优选地，所述装置还包括信号切换开关，所述信号切换开关设于所述信号发生器与所述混频器之间。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种基于多普勒流速方向识别装置的控制方法，所述装置包括信号发生器、换能器、混频器、波形接收探头以及流速测量电路，其中，所述信号发生器的一信号发射端与所述换能器连接，所述信号发生器的另一信号发射端与所述混频器的第一端连接，所述混频器的第二端与所述波形接收电路连接；所述混频器的第三端与所述流速测量电路连接，所述控制方法包括：
所述信号发生器产生第一信号，将所述第一信号发送至所述换能器，以使得所述换能器将所述第一信号转换为超声波，并将所述超声波向外发送；
所述波形接收电路接收外部返回的超声波信号，对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号，并将所述待混频信号传输至所述混频器；
所述信号发生器产生第二信号和第三信号，并将所述第二信号和所述第三信号分别发送至所述混频器，所述第一信号的频率和所述第二信号的频率相同，所述第三信号的频率和所述第一信号的频率存在频率差；
所述混频器将所述待混频信号与所述第二信号进行混频处理，得到第一混频信号，并将所述第一混频信号传入所述流速测量电路；
所述流速测量电路根据所述第一混频信号获取流体的流速值；
在存在超声波流速时，所述混频器将所述待混频信号与所述第三信号进行混频处理，得到第二混频信号；且在不存在超声波流速时，所述混频器将所述待混频信号与所述第三信号进行混频处理，得到第三混频信号，将所述第二混频信号和所述第三混频信号传入所述流速测量电路；
所述流速测量电路通过比较所述第二混频信号的频率和所述第三混频信号的频率以判断所述流体的流速方向。
优选地，所述波形接收电路包括波形接收探头以及第一放大器，所述第一放大器的一端与所述波形接收探头连接，所述第一放大器的另一端与所述混频器连接；
相应地，所述波形接收电路接收外部返回的超声波信号，对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号，并将所述待混频信号传输至所述混频器，具体包括：
所述波形接收探头接收外部返回的超声波信号，将返回的超声波信号传输至所述第一放大器；
所述第一放大器对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号传输至所述混频器。
优选地，所述流速测量电路包括依次连接的第二放大器、模数转换器、FFT运算器以及单片机，所述第二放大器和所述混频器的第三端连接；
相应地，所述流速测量电路根据所述第一混频信号获取所述流体的流速值，具体包括：
所述第二放大器对所述第一混频信号进行放大处理；
所述模数转换器对经放大处理后的第一混频信号进行数字信号转化处理，得到第一混频数字信号，将所述第一混频数字信号传输至所述FFT运算器；
所述FFT运算器对所述第一混频数字信号进行傅里叶运算，得到第一混频数字信号的频率，所述FFT运算器将所述第一混频数字信号的频率传输至所述单片机；
所述单片机根据所述第一混频信号获取所述流体的流速值。
优选地，所述流速测量电路通过比较所述第二混频信号的频率和所述第三混频信号的频率以判断所述流体的流速方向，具体包括：
所述第二放大器分别对所述第二混频信号和所述第三混频信号进行放大处理；
所述模数转换器分别对经放大处理后的第二混频信号和第三混频信号进行数字信号转化处理，得到第二混频数字信号和第三混频数字信号，将所述第二混频数字信号和所述第三混频数字信号传输至所述FFT运算器；
所述FFT运算器分别对所述第二混频数字信号和所述第三混频数字信号进行傅里叶运算，得到第二混频数字信号的频率和第三混频数字信号的频率，将所述第二混频数字信号的频率和所述第三混频数字信号的频率传输至所述单片机；
所述单片机通过比较所述第二混频数字信号的频率和第三混频数字信号的频率来确定所述流体的流速方向。
优选地，其特征在于，所述装置还包括信号切换开关，所述信号切换开关设于所述信号发生器与所述混频器之间。
本发明提出的多普勒流速方向识别装置包括信号发生器、换能器、混频器、波形接收探头以及流速测量电路；信号发生器将产生的第一信号发送至换能器，以使换能器将第一信号转换为超声波；波形接收电路接收返回的超声波信号，对超声波信号进行放大得到待混频信号；信号发生器还产生第二信号和第三信号；混频器将待混频信号与第二信号进行混频，得到第一混频信号，流速测量电路根据第一混频信号获取流体的流速值；在存在超声波流速时，混频器将待混频信号与第三信号进行混频得到第二混频信号；在不存在超声波流速时，混频器将待混频信号与第三信号进行混频得到第三混频信号，流速测量电路通过比较第二混频信号和第三混频信号以判断流体的流速方向，本装置相对于大多数国内多普勒流量计产品来说具有功能性的突破，大部分国内多普勒流量计产品都不具备流速方向识别功能，本装置在现有多普勒流速测量的基础上，巧妙结合运用了混频与信号切换技术，在保证有较低硬件成本、高测量效率、较好的流量值大小测量精度保证的前提下能实现对流速方向进行准确识别的功能。
附图说明
图1为本发明一种多普勒流速方向识别装置的一实施例的结构示意图；
图2为本发明一种多普勒流速方向识别装置的又一实施例的结构示意图；
图3为本发明一种多普勒流速方向识别装置的再一实施例的结构示意图；
图4为本发明基于多普勒流速方向识别装置的控制方法一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、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
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，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，都属于本发明保护的范围。作为制造技术和/或公差的结果，可以预期图示形状的变化。因此，本发明的实施例不应解释为限于在此所示区域的特定形状，而是包括例如制造所致的形状上的偏差。因此，如图所示的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不旨在示出区域的精确形状，并且不旨在限制实施例的范围。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。本发明的描述中，除非另有说明，“多条”、“多个”的含义是两个(两条)或两个(两条)以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
参考图1，图一为本发明一种多普勒流速方向识别装置的一实施例的结构示意图；
本发明提出的多普勒流速方向识别装置包括信号发生器、换能器、混频器、波形接收探头以及流速测量电路，其中，所述信号发生器的一信号发射端与所述换能器连接，所述信号发生器的另一信号发射端与所述混频器的第一端连接，所述混频器的第二端与所述波形接收电路连接；所述混频器的第三端与所述流速测量电路连接；其中
所述信号发生器10，用于产生第一信号，将所述第一信号发送至所述换能器20，以使得所述换能器将所述第一信号转换为超声波，并将所述超声波向外发送；
所述波形接收电路40，用于接收外部返回的超声波信号，对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号，并将所述待混频信号传输至所述混频器30；
具体地，参考图2，所述波形接收电路40包括波形接收探头42以及第一放大器41，所述第一放大器41的一端与所述波形接收探头42连接，所述第一放大器41的另一端与所述混频器30连接；
相应地，所述波形接收探头42，用于接收外部返回的超声波信号，将返回的超声波信号传输至所述第一放大器41；
所述第一放大器41，用于对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号传输至所述混频器30。
所述信号发生器10，用于产生第二信号和第三信号，并将所述第二信号和所述第三信号分别发送至所述混频器30，所述第一信号的频率和所述第二信号的频率相同，所述第三信号的频率和所述第一信号的频率存在频率差；
所述混频器30，用于将所述待混频信号与所述第二信号进行混频处理，得到第一混频信号，并将所述第一混频信号传入所述流速测量电路50，以使得所述流速测量电路50根据所述第一混频信号获取所述流体的流速值；
所述混频器30，还用于在存在超声波流速时，将所述待混频信号与所述第三信号进行混频处理，得到第二混频信号；且在不存在超声波流速时，将所述待混频信号与所述第三信号进行混频处理，得到第三混频信号，将所述第二混频信号和所述第三混频信号传入所述流速测量电路，以使得所述流速测量电路通过比较所述第二混频信号的频率和所述第三混频信号的频率以判断所述流体的流速方向。
可理解的是，参考图3，本实施例中波形信号发生器10产生3种频率的信号(即第一信号、第二信号和第三信号，其中第一信号、第二信号这两种信号频率是一致的，第三信号与另外两路信号存在一个频率差)。第一信号经过驱动电路驱动换能器20的探头发射频率信号为A MHz超声波，波形接收探头接收返回的超声波信号A，超声波信号A经过波形接收电路40的第一放大器的放大处理后为待混频信号，将待混频信号与第二信号或第三信号进行混频，其中第二信号的频率与第一信号的频率相同，第三信号与第一信号存在一定的频率差；
这里需要说明的是，参考图3，本实施例的多普勒流速方向识别装置还包括信号切换开关60，所述信号切换开关设于所述信号发生器与所述混频器之间，通过信号切换开关来决定是接收第二信号来作为与超声波信号A的混频对象，还是决定是接收第三信号来作为与超声波信号A的混频对象。
具体地，所述流速测量电路包括依次连接的第二放大器51、模数转换器52、FFT运算器53以及单片机54，所述第二放大器51和所述混频器30的第三端连接；
所述第二放大器51，用于对所述第一混频信号进行放大处理；
所述模数转换器52，用于对经放大处理后的第一混频信号进行数字信号转化处理，得到第一混频数字信号，将所述第一混频数字信号传输至所述FFT运算器53；
所述FFT运算器53，用于对所述第一混频数字信号进行傅里叶运算，得到第一混频数字信号的频率；
所述单片机54，用于根据所述第一混频信号获取所述流体的流速值。
可理解的是，本实施例当有流速时候将待混频信号(即经放大处理后的超声波信号A)与第二信号混频后产生第一混频信号，此时的第一混频信号是一个低频信号即(而当没有流速时混频后信号为0，因为没有流速时接收信号将与发射信号相同，混频后信号为0)，最后依次通过后级信号放大、ADC模数转换器采集、FFT计算最后得可测量出所述流体的流速值。
进一步地，所述第二放大器51，还用于分别对所述第二混频信号和所述第三混频信号进行放大处理；
所述模数转换器52，还用于分别对经放大处理后的第二混频信号和第三混频信号进行数字信号转化处理，得到第二混频数字信号和第三混频数字信号，将所述第二混频数字信号和所述第三混频数字信号传输至所述FFT运算器53；
所述FFT运算器53，还用于分别对所述第二混频数字信号和所述第三混频数字信号进行傅里叶运算，得到第二混频数字信号的频率和第三混频数字信号的频率；
所述单片机54，还用于通过比较所述第二混频数字信号的频率和第三混频数字信号的频率来确定所述流体的流速方向。
可理解的是，当有流速时候将待混频信号(即经放大处理后的超声波信号A)与第三信号进行混频后产生第二混频信号，此时第二混频信号是一个低频信号(当没有流速时混频后得到一个固定频率信号为B MHz)，最后依次通过后级信号放大、模数转换器采集、FFT计算精确得到此频率的频率大小CMHz，单片机通过比较信号B的频率与信号C的频率的大小从而可以判定出流体的流速方向。
本实施例提出的多普勒流速方向识别装置相对于大多数国内多普勒流量计产品来说具有功能性的突破，大部分国内多普勒流量计产品都不具备流速方向识别功能，本装置在现有多普勒流速测量的基础上，巧妙结合运用了混频与信号切换技术，在保证有较低硬件成本、高测量效率、较好的流量值大小测量精度保证的前提下能实现对流速方向进行准确识别的功能。
基于上述多普勒流速方向识别装置的结构，提出本发明一种基于多普勒流速方向识别装置的控制方法的实施例。
参考图4，图4为本发明基于多普勒流速方向识别装置的控制方法的实施例的流程示意图。
本实施例中，本发明提出的多普勒流速方向识别装置包括信号发生器、换能器、混频器、波形接收探头以及流速测量电路，其中，所述信号发生器的一信号发射端与所述换能器连接，所述信号发生器的另一信号发射端与所述混频器的第一端连接，所述混频器的第二端与所述波形接收电路连接；所述混频器的第三端与所述流速测量电路连接；
相应地，所述控制方法包括：
步骤01：所述信号发生器产生第一信号，将所述第一信号发送至所述换能器，以使得所述换能器将所述第一信号转换为超声波，并将所述超声波向外发送；
步骤02：所述波形接收电路接收外部返回的超声波信号，对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号，并将所述待混频信号传输至所述混频器；
具体地，参考图2，所述波形接收电路40包括波形接收探头42以及第一放大器41，所述第一放大器41的一端与所述波形接收探头42连接，所述第一放大器41的另一端与所述混频器30连接；
相应地，所述步骤S02具体包括：所述波形接收探头接收外部返回的超声波信号，将返回的超声波信号传输至所述第一放大器。所述第一放大器对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号传输至所述混频器。
步骤03：所述信号发生器产生第二信号和第三信号，并将所述第二信号和所述第三信号分别发送至所述混频器，所述第一信号的频率和所述第二信号的频率相同，所述第三信号的频率和所述第一信号的频率存在频率差；
步骤04：所述混频器将所述待混频信号与所述第二信号进行混频处理，得到第一混频信号，并将所述第一混频信号传入所述流速测量电路；
步骤05：所述流速测量电路根据所述第一混频信号获取所述流体的流速值；
步骤06：在存在超声波流速时，所述混频器将所述待混频信号与所述第三信号进行混频处理，得到第二混频信号；且在不存在超声波流速时，将所述待混频信号与所述第三信号进行混频处理，得到第三混频信号，将所述第二混频信号和所述第三混频信号传入所述流速测量电路；
步骤07：所述流速测量电路通过比较所述第二混频信号的频率和所述第三混频信号的频率以判断所述流体的流速方向。
可理解的是，参考图3，本实施例中波形信号发生器10产生3种频率的信号(即第一信号、第二信号和第三信号，其中第一信号、第二信号这两种信号频率是一致的，第三信号与另外两路信号存在一个频率差)。第一信号经过驱动电路驱动换能器20的探头发射频率信号为A MHz超声波，波形接收探头接收返回的超声波信号A，超声波信号A经过波形接收电路40的第一放大器的放大处理后为待混频信号，将待混频信号与第二信号或第三信号进行混频，其中第二信号的频率与第一信号的频率相同，第三信号与第一信号存在一定的频率差；
这里需要说明的是，参考图3，本实施例的多普勒流速方向识别装置还包括信号切换开关，所述信号切换开关设于所述信号发生器与所述混频器之间，通过信号切换开关来决定是接收第二信号来作为与超声波信号A的混频对象，还是决定是接收第三信号来作为与超声波信号A的混频对象。
具体地，所述流速测量电路包括依次连接的第二放大器51、模数转换器52、FFT运算器53以及单片机54，所述第二放大器51和所述混频器30的第三端连接；
相应地，所述步骤05具体包括：
所述第二放大器对所述第一混频信号进行放大处理；
所述模数转换器对经放大处理后的第一混频信号进行数字信号转化处理，得到第一混频数字信号，将所述第一混频数字信号传输至所述FFT运算器；
所述FFT运算器对所述第一混频数字信号进行傅里叶运算，得到第一混频数字信号的频率，所述FFT运算器将所述第一混频数字信号的频率传输至所述单片机；
所述单片机根据所述第一混频信号获取所述流体的流速值。
可理解的是，本实施例当有流速时候将待混频信号(即经放大处理后的超声波信号A)与第二信号混频后产生第一混频信号，此时的第一混频信号是一个低频信号即(而当没有流速时混频后信号为0，因为没有流速时接收信号将与发射信号相同，混频后信号为0)，最后依次通过后级信号放大、ADC模数转换器采集、FFT计算最后得可测量出所述流体的流速值。
进一步地，所述步骤07体包括：
所述第二放大器分别对所述第二混频信号和所述第三混频信号进行放大处理；
所述模数转换器分别对经放大处理后的第二混频信号和第三混频信号进行数字信号转化处理，得到第二混频数字信号和第三混频数字信号，将所述第二混频数字信号和所述第三混频数字信号传输至所述FFT运算器53；
所述FFT运算器分别对所述第二混频数字信号和所述第三混频数字信号进行傅里叶运算，得到第二混频数字信号的频率和第三混频数字信号的频率，将所述第二混频数字信号的频率和所述第三混频数字信号的频率传输至所述单片机；
所述单片机通过比较所述第二混频数字信号的频率和第三混频数字信号的频率来确定所述流体的流速方向。
可理解的是，当有流速时候将待混频信号(即经放大处理后的超声波信号A)与第三信号进行混频后产生第二混频信号，此时第二混频信号是一个低频信号(当没有流速时混频后得到一个固定频率信号为B MHz)，最后依次通过后级信号放大、模数转换器采集、FFT计算精确得到此频率的频率大小C MHz，单片机通过比较信号B的频率与信号C的频率的大小从而可以判定出流体的流速方向。
本实施例提出的基于多普勒流速方向识别装置的控制方法相对于大多数国内多普勒流量计产品技术来说具有功能性的突破，大部分国内多普勒流量计产品都不具备流速方向识别功能，本装置在现有多普勒流速测量的基础上，巧妙结合运用了混频与信号切换技术，在保证有较低硬件成本、高测量效率、较好的流量值大小测量精度保证的前提下能实现对流速方向进行准确识别的功能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多普勒流速方向识别装置，其特征在于，所述装置包括信号发生器、换能器、混频器、波形接收探头以及流速测量电路，其中，所述信号发生器的一信号发射端与所述换能器连接，所述信号发生器的另一信号发射端与所述混频器的第一端连接，所述混频器的第二端与所述波形接收电路连接；所述混频器的第三端与所述流速测量电路连接；其中
所述信号发生器，用于产生第一信号，将所述第一信号发送至所述换能器，以使得所述换能器将所述第一信号转换为超声波，并将所述超声波向外发送；
所述波形接收电路，用于接收外部返回的超声波信号，对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号，并将所述待混频信号传输至所述混频器；
所述信号发生器，用于产生第二信号和第三信号，并将所述第二信号和所述第三信号分别发送至所述混频器，所述第一信号的频率和所述第二信号的频率相同，所述第三信号的频率和所述第一信号的频率存在频率差；
所述混频器，用于将所述待混频信号与所述第二信号进行混频处理，得到第一混频信号，并将所述第一混频信号传入所述流速测量电路，以使得所述流速测量电路根据所述第一混频信号获取流体的流速值；
所述混频器，还用于在存在超声波流速时，将所述待混频信号与所述第三信号进行混频处理，得到第二混频信号；且在不存在超声波流速时，将所述待混频信号与所述第三信号进行混频处理，得到第三混频信号，将所述第二混频信号和所述第三混频信号传入所述流速测量电路，以使得所述流速测量电路通过比较所述第二混频信号的频率和所述第三混频信号的频率以判断所述流体的流速方向。
2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述波形接收电路包括波形接收探头以及第一放大器，所述第一放大器的一端与所述波形接收探头连接，所述第一放大器的另一端与所述混频器连接；
相应地，所述波形接收探头，用于接收外部返回的超声波信号，将返回的超声波信号传输至所述第一放大器；
所述第一放大器，用于对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号传输至所述混频器。
3.如权利要求1-2任一项所述装置，其特征在于，所述流速测量电路包括依次连接的第二放大器、模数转换器、FFT运算器以及单片机，所述第二放大器和所述混频器的第三端连接；
所述第二放大器，用于对所述第一混频信号进行放大处理；
所述模数转换器，用于对经放大处理后的第一混频信号进行数字信号转化处理，得到第一混频数字信号，将所述第一混频数字信号传输至所述FFT运算器；
所述FFT运算器，用于对所述第一混频数字信号进行傅里叶运算，得到第一混频数字信号的频率；
所述单片机，用于根据所述第一混频信号获取所述流体的流速值。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，
所述第二放大器，还用于分别对所述第二混频信号和所述第三混频信号进行放大处理；
所述模数转换器，还用于分别对经放大处理后的第二混频信号和第三混频信号进行数字信号转化处理，得到第二混频数字信号和第三混频数字信号，将所述第二混频数字信号和所述第三混频数字信号传输至所述FFT运算器；
所述FFT运算器，还用于分别对所述第二混频数字信号和所述第三混频数字信号进行傅里叶运算，得到第二混频数字信号的频率和第三混频数字信号的频率；
所述单片机，还用于通过比较所述第二混频数字信号的频率和第三混频数字信号的频率来确定所述流体的流速方向。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括信号切换开关，所述信号切换开关设于所述信号发生器与所述混频器之间。
6.一种基于多普勒流速方向识别装置的控制方法，其特征在于，所述装置包括信号发生器、换能器、混频器、波形接收探头以及流速测量电路，其中，所述信号发生器的一信号发射端与所述换能器连接，所述信号发生器的另一信号发射端与所述混频器的第一端连接，所述混频器的第二端与所述波形接收电路连接；所述混频器的第三端与所述流速测量电路连接，所述控制方法包括：
所述信号发生器产生第一信号，将所述第一信号发送至所述换能器，以使得所述换能器将所述第一信号转换为超声波，并将所述超声波向外发送；
所述波形接收电路接收外部返回的超声波信号，对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号，并将所述待混频信号传输至所述混频器；
所述信号发生器产生第二信号和第三信号，并将所述第二信号和所述第三信号分别发送至所述混频器，所述第一信号的频率和所述第二信号的频率相同，所述第三信号的频率和所述第一信号的频率存在频率差；
所述混频器将所述待混频信号与所述第二信号进行混频处理，得到第一混频信号，并将所述第一混频信号传入所述流速测量电路；
所述流速测量电路根据所述第一混频信号获取流体的流速值；
在存在超声波流速时，所述混频器将所述待混频信号与所述第三信号进行混频处理，得到第二混频信号；且在不存在超声波流速时，所述混频器将所述待混频信号与所述第三信号进行混频处理，得到第三混频信号，将所述第二混频信号和所述第三混频信号传入所述流速测量电路；
所述流速测量电路通过比较所述第二混频信号的频率和所述第三混频信号的频率以判断所述流体的流速方向。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述波形接收电路包括波形接收探头以及第一放大器，所述第一放大器的一端与所述波形接收探头连接，所述第一放大器的另一端与所述混频器连接；
相应地，所述波形接收电路接收外部返回的超声波信号，对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号，并将所述待混频信号传输至所述混频器，具体包括：
所述波形接收探头接收外部返回的超声波信号，将返回的超声波信号传输至所述第一放大器；
所述第一放大器对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号传输至所述混频器。
8.如权利要求6-7任一项所述控制方法，其特征在于，所述流速测量电路包括依次连接的第二放大器、模数转换器、FFT运算器以及单片机，所述第二放大器和所述混频器的第三端连接；
相应地，所述流速测量电路根据所述第一混频信号获取流体的流速值，具体包括：
所述第二放大器对所述第一混频信号进行放大处理；
所述模数转换器对经放大处理后的第一混频信号进行数字信号转化处理，得到第一混频数字信号，将所述第一混频数字信号传输至所述FFT运算器；
所述FFT运算器对所述第一混频数字信号进行傅里叶运算，得到第一混频数字信号的频率，所述FFT运算器将所述第一混频数字信号的频率传输至所述单片机；
所述单片机根据所述第一混频信号获取所述流体的流速值。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述流速测量电路通过比较所述第二混频信号的频率和所述第三混频信号的频率以判断所述流体的流速方向，具体包括：
所述第二放大器分别对所述第二混频信号和所述第三混频信号进行放大处理；
所述模数转换器分别对经放大处理后的第二混频信号和第三混频信号进行数字信号转化处理，得到第二混频数字信号和第三混频数字信号，将所述第二混频数字信号和所述第三混频数字信号传输至所述FFT运算器；
所述FFT运算器分别对所述第二混频数字信号和所述第三混频数字信号进行傅里叶运算，得到第二混频数字信号的频率和第三混频数字信号的频率，将所述第二混频数字信号的频率和所述第三混频数字信号的频率传输至所述单片机；
所述单片机通过比较所述第二混频数字信号的频率和第三混频数字信号的频率来确定所述流体的流速方向。
10.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述装置还包括信号切换开关，所述信号切换开关设于所述信号发生器与所述混频器之间。
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