CN204165597U - 用于流量检测系统的回波信号调理电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于超声波流量表设计技术领域，特别涉及一种用于流量检测系统的回波信号调理电路，包括波形转换单元、调制单元，所述的波形转换单元用于接收换能器输出的回波信号，并对回波信号进行处理输出同频的方波信号，调制单元接收主控模块输出的控制信号使得波形转换单元处于信号处理或信号屏蔽两种状态。本电路能够将换能器输出的正弦波信号转换成方波信号，便于后续电路处理，从而获得准确的计数值达到流量测量的目的，同时，调制单元能够使得本电路工作在不同状态。
Description
技术领域
本实用新型属于超声波流量表设计技术领域，特别涉及一种用于流量检测系统的回波信号调理电路。
背景技术
超声波流量表是利用超声波时差原理，来实现对液体或气体流量进行计量的装置，与传统的机械式计量表相比，超声波流量计量表具有始动流量低、高计量准确度高、压损小等优势，正是由于这些优良特性，超声波流量计量表广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域。
超声波流量表的测量原理为：上游端换能器发出超声波信号，经过时间t1后被下游端换能器接收；下游端换能器发出超声波信号，经过时间t2后被上游端换能器接收，由于超声波在顺流和逆流中的速度不同，通过比较时间t1、t2的差值，就能换算出流体的速度，再根据流体流过截面的大小，就能得知流量。现有技术中，用于激励换能器的信号为方波信号，方波信号是由多次谐波叠加而成，掺杂高低频信号，频率分量太多，激励的效果不是很理想，上游端换能器或下游端换能器发出的超声波信号不够强烈，导致换能器接收到的回波信号较为微弱，由其他因素产生的杂波信号在回波信号中占有较大分量，导致测量结果不够准确。
为了解决这个不足，本公司在同日提交的专利《用于超声波流量表的流量检测方法及系统》中，提供了一种采用正弦波激励换能器的方案，能够避免方波激励换能器的不足。由于第一换能器接收的是正弦波信号，故第二换能器接收到超声波信号后输出的回波信号也是超声波信号，这不方便后续电路进行计数处理，因此，需要一种能够将第二换能器输出的正弦波信号转换成方波信号的电路。另外，由于有的时候还需要通过这个电路进行超声波流速的测量、校正，需要这个电路还兼具有噪声屏蔽的作用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供用于流量检测系统的回波信号调理电路，能够将正弦波回波信号转换成方波信号便于计数且能屏蔽噪声。
为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种用于流量检测系统的回波信号调理电路，包括波形转换单元、调制单元，所述的波形转换单元用于接收换能器输出的回波信号，并对回波信号进行处理输出同频的方波信号，调制单元接收主控模块输出的控制信号使得波形转换单元处于信号处理或信号屏蔽两种状态。
与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：本电路能够将换能器输出的正弦波信号转换成方波信号，便于后续电路处理，从而获得准确的计数值达到流量测量的目的，同时，调制单元能够使得本电路工作在不同状态。
附图说明
图1是本实用新型的电路图；
图2是图1的时序图；
图3是本实用新型应用的流量检测系统的原理框图。
具体实施方式
下面结合图1-图3，对本实用新型做进一步详细说明。
参阅图1，一种用于流量检测系统的回波信号调理电路，包括波形转换单元611、调制单元612，所述的波形转换单元611用于接收换能器输出的回波信号，并对回波信号进行处理输出同频的方波信号，调制单元612接收主控模块10输出的控制信号使得波形转换单元611处于信号处理或信号屏蔽两种状态。通过设置调制单元612，使得主控模块10能够对波形转换单元611进行控制，当换能器输出回波信号时，波形转换单元611实现对波形的转换，当换能器无波形输出的时候，波形转换单元611被屏蔽，防止对后续电路造成干扰。
具体来说，所述的波形转换单元611包括电压比较器U5，回波信号分别通过等阻值的电阻R21、R22与电压比较器U5的同相、反相输入端相连；电压比较器U5的正电源端接VCC并通过电容C8接地，电压比较器U5的负电源端接地，电压比较器U5的输出端作为本电路的输出端。所述的调制单元612包括电阻R6、电容C7，电阻R6、电容C7的一端均连接电压比较器U5的同相输入端，电容C7的另一端接地，电阻R6的另一端与主控模块10相连，主控模块10输出的控制信号包括高电平、低电平以及高阻态。
当主控模块10输出的控制信号为高阻态时，电阻R6相当于不存在，电压比较器U5的同相输入端通过电容C7接地，电容C7使得其同相、反相输入端输入的回波信号产生相位差，有相位差的两路信号经电压比较器U5后输出方波信号，如图2所示。当主控模块10输出高电平的时候，调制单元611能够屏蔽回波信号比较防止电压比较器U5比较出相关信号进入电路，屏蔽作用的强弱与电阻R6的数值相关。当主控模块10输出低电平的时候，同样能够输出方波信号，且该方波信号中的杂波被滤除，适用于超声波流量表进行超声波测速的时候，由于此时换能器输出的回波信号周期比较多，其回波中的杂波也比较明显，如果不进行滤除，对后续超声波速度的测量有所影响。
图3为本实用新型的具体应用电路的原理框图：
流量检测系统包括主控模块10，主控模块10由微处理器11、激励信号输出电路12构成，微处理器11控制激励信号输出电路12产生/停止产生激励信号，激励信号输出至激励信号处理模块20。
激励信号处理模块20包括依次连接的激励信号数量控制电路21、激励信号调理电路22，激励信号数量控制电路21根据微处理器11输出的控制信号将激励信号输出电路12输出的连续的方波信号转换成具有8个周期数的方波信号，激励信号调理电路22将激励信号数量控制电路21输出的方波信号调理为正弦波信号。
正弦波信号经过信号放大电路30放大后通过信号通道控制电路40输出至上游换能器51/下游换能器52，上游换能器51/下游换能器52发射超声波；下游换能器51/上游换能器52接收到相应的超声波信号后输出回波信号，回波信号经过信号通道控制电路40输出至信号放大电路30，信号放大电路30将回波信号放大后输出至回波信号处理模块60。
回波信号处理模块60包括回波信号调理电路61、计时脉宽分割电路62、计时脉宽放大电路63以及计时电路64，回波信号调理电路61将信号放大电路30输出的正弦波信号调理成方波信号并输出至计时脉宽分割电路62，计时脉宽分割电路62、计时脉宽放大电路63对接收到的方波信号进行分割、放大处理后输出至计时电路64。计时电路64将计数值输出至微处理器11，微处理器11根据顺流和逆流计数值的差值以及管道截面、流体温度等计算得出流量值。
流量检测系统其他模块或电路在本公司同日申请的其他专利中有详细介绍，这里就不再赘述。
Claims (4)
1.一种用于流量检测系统的回波信号调理电路，其特征在于：包括波形转换单元(611)、调制单元(612)，所述的波形转换单元(611)用于接收换能器输出的回波信号，并对回波信号进行处理输出同频的方波信号，调制单元(612)接收主控模块(10)输出的控制信号使得波形转换单元(611)处于信号处理或信号屏蔽两种状态。
2.如权利要求1所述的用于流量检测系统的回波信号调理电路，其特征在于：所述的波形转换单元(611)包括电压比较器U5，调制单元(612)处于信号处理状态时使得电压比较器U5的同相、反相输入端输入的回波信号产生相位差，有相位差的两路信号经电压比较器U5后输出方波信号。
3.如权利要求2所述的用于流量检测系统的回波信号调理电路，其特征在于：回波信号分别通过等阻值的电阻R21、R22与电压比较器U5的同相、反相输入端相连；电压比较器U5的正电源端接VCC并通过电容C8接地，电压比较器U5的负电源端接地，电压比较器U5的输出端作为本电路的输出端。
4.如权利要求2所述的用于流量检测系统的回波信号调理电路，其特征在于：所述的调制单元(612)包括电阻R6、电容C7，电阻R6、电容C7的一端均连接电压比较器U5的同相输入端，电容C7的另一端接地，电阻R6的另一端与主控模块(10)相连，主控模块(10)输出的控制信号包括高电平、低电平以及高阻态。
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|---|---|---|---|---|
| CN105157772A (zh) * | 2015-07-10 | 2015-12-16 | 安徽水联水务科技有限公司 | 计时终止方法和电路以及基于该电路的超声波检测系统 |
| CN105890685A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-08-24 | 电子科技大学 | 一种基于累积相位差的超声波流量测量装置 |
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