CN1737508A - 多普勒超声波流量计信号品质识别系统 - Google Patents
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Abstract
一种多普勒超声波流量计信号品质识别系统，涉及测量流体流量的装置，发射探头向管道内的流体发射超声波信号，接收探头将接收到的管道内悬浮于流体中的散射体所散射的载有流速信息的多普勒信号加至信号放大检波电路，经过信号放大检波后，将得到的流速频率信号加至信号采集电路，经信号采集电路采样后，加至显示器显示出所测管道内的流量，在信号放大检波电路和信号采集电路之间设有信号品质识别系统，能够显示管道内部流速情况，自动判断测量点的流速场是否适宜测量，不硬性规定测量管道的长短，选择测量点准确，保证测量精度，测量的数据可靠性高，适用于多普勒超声波流量计。
Description
技术领域
本发明涉及测量流体流量的装置，详细讲是一种多普勒超声波流量计信号品质识别系统。
背景技术
我们知道，多普勒超声波流量计是在发射探头向管道内的流体发射超声波信号，接收探头将接收到的管道内悬浮于流体中的散射体所散射的载有流速信息的多普勒信号输入信号放大检波电路，经过信号放大检波后，将得到的流速频率信号输入信号采集电路，经信号采集电路采样后，输入显示器显示出所测管道内的流量。这种多普勒超声波流量计，由于没有信号品质识别系统，对流体处于管道中的不同位置而呈现不同的流速场不能识别，因此要求有较长的测量直管段，因不能显示管道内部的流速情况，在不具备较长测量直管段的情况下，对测量点的选择带有盲目性，难以判断选择的测量点的流速场是否适宜测量，不能保证测量的精度，测量的数据可靠性差。
发明内容
本发明解决的技术问题是，解决不能显示管道内部的流速情况，在不具备较长测量直管段的情况下，对测量点的选择带有盲目性，难以判断选择的测量点的流速场是否适宜测量，不能保证测量的精度，测量的数据可靠性差的问题，提供一种能够显示管道内部的流速情况，自动判断测量点的流速场是否适宜测量，不硬性规定测量管道的长短，选择测量点准确，保证测量精度，测量的数据可靠性高的多普勒超声波流量计信号品质识别系统。
本发明的技术方案是，发射探头向管道内的流体发射超声波信号，接收探头将接收到的管道内悬浮于流体中的散射体所散射的载有流速信息的多普勒信号加至信号放大检波电路，经过信号放大检波后，将得到的流速频率信号加至信号采集电路，经信号采集电路采样后，加至显示器显示出所测管道内的流量，主要特点是，在信号放大检波电路和信号采集电路之间设有信号品质识别系统。
信号品质识别系统是，信号放大检波电路将信号放大检波后的流体流速频率信号分成二路，一路加至信号门控电路的输入端准备输出给信号采集电路；另一路经信号识别电路加至信号门控电路，信号识别电路对流速频率信号进行识别判断，如果信号是连续信号，则打开信号输出门控，使加至信号门控电路输入端待输出的信号加至信号采集电路，如果不连续，则关闭信号输出门控，并将不连续信号加至不连续信号时间积分电路，对不连续信号时间进行积分，将积分结果加至流量信号分析电路，经过流量信息分析后，将结果加至流量信号分析窗显示。
信号品质识别系统的电路是经放大检波电路(3)得到的流体流速频率信号分成三路，第一路接入信号门控电路(5)的输入端IN端等待输出，第二路接入频率/电压转换器(IC1)的输入端，第三路经电阻(R3)接入比较器(IC2)的2脚，比较器(IC2)的2脚经电阻(R4)接地；电源电压(Vcc)经电阻(R1)接入比较器(IC2)的3脚和比较器(IC3)的2脚，比较器(IC2)的3脚和比较器(IC3)的2脚经电阻(R2)接地；比较器(IC2)的4脚分三路，第一路接入比较器(IC3)的3脚，第二路经电阻(R5)和电位器(R6)接入频率/电压转换器(IC1)的输出端，第三路经电容(C1)接地；比较器(IC3)的4脚分二路，一路接入触发器(IC5)的R端，另一路接入反向器(IC4)的输入端，反向器(IC4)的输出端接入触发器(IC5)的S端；触发器(IC5)的输出端Q端接入信号门控电路(5)的控制端G端，触发器(IC5)的输出端Q端经电阻(R8)接入模数转换电路(IC7)的输入端，模数转换电路(IC7)的输入端经电阻(R9)接地，电阻(R9)并联电容(C2)；模数转换电路(IC7)的输出端接入驱动器(IC8)的输入端，驱动器(IC8)的输出端接入流量信号分析窗(9)。
流量信号分析窗(9)是从左到右分若干个光标方块。
本发明的有益效果是，由于在信号放大检波电路和信号采集电路之间设有信号品质识别系统，能够显示管道内部流速情况，自动判断测量点的流速场是否适宜测量，不硬性规定测量管道的长短，选择测量点准确，保证测量精度，测量的数据可靠性高。本发明适用于多普勒超声波流量计。
附图说明
图1是本发明的流程框图；
图2是本发明的电路图。
实施方式
从图1中可以看出，发射探头1向管道内的流体发射超声波信号，接收探头2将接收到的管道内悬浮于流体中的散射体所散射的载有流速信息的多普勒信号加至信号放大检波电路3，经过信号放大检波后，将得到的流速频率信号加至信号采集电路6，经信号采集电路6采样后，加至显示器7显示出所测管道内的流量，在信号放大检波电路3和信号采集电路6之间设有信号品质识别系统4。信号品质识别系统4是，信号放大检波电路3将信号放大检波后的流体流速频率信号分成二路，一路加至信号门控电路5的输入端准备输出给信号采集电路6；另一路经信号识别电路11，加至信号门控电路5。信号识别电路11对流速频率信号进行识别判断，如果信号是连续信号，则打开信号输出门控，使加至信号门控电路5输入端待输出的信号加至信号采集电路6；如果不连续，则关闭信号输出门控，并将不连续信号加至不连续信号时间积分电路10，对不连续信号时间进行积分，将积分结果加至流量信号分析电路8，经过流量信息分析后，将结果加至流量信号分析窗9显示。流量信号分析窗9是从左到右分若干个光标方块表示信号的质量状况，光标可根据信号的质量停留在某一光标块上，可以规定光标在最右侧光标块上为理想的多普勒信号状况，当光标在最左侧光标块上为最差状况，光标越靠右侧越好。如果流量信号分析窗9内无光标显示，说明流体压力紊乱，需重新安装探头。
从图2中可以看出，信号品质识别系统的电路是经放大检波电路3得到的流体流速频率信号分成三路，第一路接入信号门控电路5的输入端IN端等待输出；第二路接入频率/电压转换器IC1的输入端，使流速频率信号转换成与此频率成正比的直流电压信号；第三路经电阻R3接入比较器IC2的2脚，比较器IC2的2脚经电阻R4接地，电阻R3与电阻R4对地分压衰减，分压的作用是防止信号幅值过大使比较器IC2饱合。电源电压Vcc经电阻R1接入比较器IC2的3脚和比较器IC3的2脚，比较器IC2的3脚和比较器IC3的2脚经电阻R2接地，电源电压Vcc经电阻R1与电阻R2对地分压产生基准电压做为门槛电平V2，门槛电平V2加至比较器IC2的3脚及比较器IC3的2脚为比较器IC2和比较器IC3提供比较基准电压。比较器IC2的4脚分三路，第一路接入比较器IC3的3脚；第二路经电阻R5和电位器R6接入频率/电压转换器IC1的输出端；第三路经电容C1接地。比较器IC2的2脚输入的经衰减的流速频率信号与加在比较器IC2的3脚的门槛电平V2进行比较，比较器IC2根据比较结果产生与流速频率信号同频的方波，该方波与频率/电压转换器IC1输出的电平信号及电阻R5、电位器R6、电容C1共同作用的结果是在比较器IC2的4脚产生与流速信号同频的锯齿波，该锯齿波加在比较器IC3的3脚将与门槛电平V2进行比较。比较器IC3的4脚分二路，一路接入触发器IC5的R端，另一路接入反向器IC4的输入端，反向器IC4的输出端接入触发器IC5的S端。在信号连续时，调整电位器R6，保证加至比较器IC3的3脚的锯齿波的幅值小于门槛电平V2，使比较器IC3的4脚输出低电平，该低电平使触发器IC5的R端为低电平，S端为高电平，在R端与S端的共同作用下，使触发器IC5的输出端Q端为高电平。触发器IC5的输出端Q端接入信号门控电路5的控制端G端，使信号门控电路5输入端等待的流速频率信号得以输出。电位器R6的调整还要保证当流速频率信号波形出现不连续时，加在比较器IC3的3脚的由不连续点产生的锯齿波的幅值大于门槛电平V2，使比较器IC3的4脚输出为高电平。触发器IC5的输出端Q端经电阻R8接入模数转换电路IC7的输入端，模数转换电路IC7的输入端经电阻R9接地，电阻R9并联电容C2。当信号出现不连续点而使比较器IC3的4脚出现高电平时，触发器IC5的R端为高电平，而触发器IC5的S端为低电平，该状态有以下二个作用，一是可以使触发器IC5的输出端Q端为低电平，去关闭信号门控电路5，使信号门控电路5输入信号与输出信号断开，并使信号门控电路5输出端与地相连；二是可以使触发器IC5的输出端Q端为高电平，此电平通过电阻R8对电容C2充电，电阻R8与电阻R9起到限幅作用。触发器IC5的输出端Q端与电阻R8、电阻R9、电容C2共同组成了对不连续信号时间的积分电路。模数转换电路IC7的输出端接入驱动器IC8的输入端，驱动器IC8的输出端接入流量信号分析窗9。当融发器IC5的输出端Q端为高电平时，表明流速信号不连续，不连续点越多，持续时间越长，电容C2上的电平就越高；当信号连续时，触发器IC5的输出端Q端为低电平使电容C2进行放电，电容C2上的电平下降；当信号一直是连续时，电容C2的电平降为零，电容C2上的电平反映了信号的连续程度。电容C2上的电平输入模数转换电路IC7，由模数转换电路IC7进行识别后输入驱动器IC8驱动电路，经驱动器IC8驱动后再输入流量信号分析窗9进行显示。流量信号分析窗9中的光标根据流量信号质量进行左右移动。光标在最右侧时，表明信号最好；在最左侧时，表明信号最差；无光标显示时，说明流体压力紊乱，需重新安装探头。
Claims (4)
1、一种多普勒超声波流量计信号品质识别系统，发射探头向管道内的流体发射超声波信号，接收探头将接收到的管道内悬浮于流体中的散射体所散射的载有流速信息的多普勒信号加至信号放大检波电路，经过信号放大检波后，将得到的流速频率信号加至信号采集电路，经信号采集电路采样后，加至显示器显示出所测管道内的流量，主要特点是，在信号放大检波电路和信号采集电路之间设有信号品质识别系统。
2、根据权利要求1所述的多普勒超声波流量计信号品质识别系统，其特征是，所说的信号品质识别系统是，信号放大检波电路将信号放大检波后的流体流速频率信号分成二路，一路加至信号门控电路的输入端准备输出给信号采集电路；另一路经信号识别电路加至信号门控电路，信号识别电路对流速频率信号进行识别判断，如果信号是连续信号，则打开信号输出门控，使加至信号门控电路输入端待输出的信号加至信号采集电路，如果不连续，则关闭信号输出门控，并将不连续信号加至不连续信号时间积分电路，对不连续信号时间进行积分，将积分结果加至流量信号分析电路，经过流量信息分析后，将结果加至流量信号分析窗显示。
3、根据权利要求2所述的多普勒超声波流量计信号品质识别系统，其特征是，所说的信号品质识别系统的电路是，信号品质识别系统的电路是经放大检波电路(3)得到的流体流速频率信号分成三路，第一路接入信号门控电路(5)的输入端IN端等待输出，第二路接入频率/电压转换器(IC1)的输入端，第三路经电阻(R3)接入比较器(IC2)的2脚，比较器(IC2)的2脚经电阻(R4)接地；电源电压(Vcc)经电阻(R1)接入比较器(IC2)的3脚和比较器(IC3)的2脚，比较器(IC2)的3脚和比较器(IC3)的2脚经电阻(R2)接地；比较器(IC2)的4脚分三路，第一路接入比较器(IC3)的3脚，第二路经电阻(R5)和电位器(R6)接入频率/电压转换器(IC1)的输出端，第三路经电容(C1)接地；比较器(IC3)的4脚分二路，一路接入触发器(IC5)的R端，另一路接入反向器(IC4)的输入端，反向器(IC4)的输出端接入触发器(IC5)的S端；触发器(IC5)的输出端Q端接入信号门控电路(5)的控制端G端，触发器(IC5)的输出端Q端经电阻(R8)接入模数转换电路(IC7)的输入端，模数转换电路(IC7)的输入端经电阻(R9)接地，电阻(R9)并联电容(C2)；模数转换电路(IC7)的输出端接入驱动器(IC8)的输入端，驱动器(IC8)的输出端接入流量信号分析窗(9)。
4、根据权利要求2所述的多普勒超声波流量计信号品质识别系统，其特征是，所说的流量信号分析窗(9)是从左到右分若干个光标方块。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN102200457A (zh) * | 2010-03-26 | 2011-09-28 | 河南新天科技股份有限公司 | 一种超声波流量检测电路 |
| CN110160505A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-23 | 张学科 | 电压甄别型水文缆道测验信号器 |
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2005
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| CN102200457B (zh) * | 2010-03-26 | 2012-09-05 | 河南新天科技股份有限公司 | 一种超声波流量检测电路 |
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