一種多普勒超聲波流量計的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明應(yīng)用于流量測量技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種多普勒超聲波流量計。
【背景技術(shù)】
[0002]流量測量在工業(yè)生產(chǎn)，節(jié)能，環(huán)境監(jiān)測和保護，科學(xué)實驗和過程控制中都是十分重要的。
[0003]隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究的發(fā)展，流量測量技術(shù)發(fā)展十分迅速，新型流量測量儀表不斷涌現(xiàn)。超聲波在流動的流體中傳播時，就載上流體流速的信息。因此，通過接受到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量，這就是超聲波流量計的測量原理。目前，現(xiàn)有流量計在測量流體流量時得需要放置在流體中，需在流體中安裝測量元件，這樣會導(dǎo)致流體流動的狀態(tài)，而產(chǎn)生附加的阻力，所得測量結(jié)果會有誤差；再有就是儀表的安裝及檢修均不方便，會導(dǎo)致現(xiàn)場的生產(chǎn)工作停滯現(xiàn)象；例如，參考專利號為200580006192.6，其公開了一種多普勒式超聲波流量計，具有:超聲波發(fā)送機構(gòu)；流速分布計測機構(gòu)；和流量計測機構(gòu)，速分布計測機構(gòu)具備用來計算被測流體的流速分布的計算機構(gòu)；該計算機構(gòu)具備:用來計算流體配管中的被測流體的流速分布的計算部，用來求出流體配管的中央位置的中央位置檢測部，和以由中央位置分割而成的分割區(qū)域單位選擇計算流速分布時使用的流體配管內(nèi)的區(qū)域的選擇部；上述流速分布計測機構(gòu)構(gòu)成為，在計算流速分布時使用上述選擇部所選擇的一個分割區(qū)域進行運算，視為流速分布相對于中央位置對稱來計測上述測量區(qū)域中的被測流體的流速分布。
[0004]使用超聲波流量計，不需要在流體中安裝測量元件，所以不會改變流體的流動狀態(tài)，不產(chǎn)生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線運行，因而是一種理想的節(jié)能型流量計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明就是針對上述問題，彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多普勒超聲波流量計，本發(fā)明具有對流速變化響應(yīng)快，對流體的壓力、粘度、溫度、密度和導(dǎo)電率等因素不敏感，沒有零點漂移問題，測量條件不變時儀表重復(fù)性好，價格比較便宜等。
[0006]為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0007]本發(fā)明一種多普勒超聲波流量計，其中包括發(fā)射模塊，接收采樣模塊，處理與控制模塊；其結(jié)構(gòu)要點是:發(fā)射模塊設(shè)置包括DDS電路、功率放大電路與超聲波換能器，依次連接；接收采樣模塊設(shè)置包括信號放大電路、與放大電路相連接的帶通濾波器、與低通濾波器相連的混頻器、與混頻器相連的低通濾波器，其中功率放大電路再與混頻器相連；處理與控制模塊設(shè)置以DSP芯片為核心，包括與DSP芯片相互通信的AVR，在AVR外部還設(shè)置有鍵盤豐旲塊和液晶顯不t旲塊。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述發(fā)射模塊內(nèi)設(shè)置的DDS電路是用來產(chǎn)生驅(qū)動超聲波換能器的正弦波信號，采用AD公司的C0MS型DDS芯片AD9850，該芯片最高支持125MHz的時鐘頻率，32位頻率調(diào)節(jié)字可用并行或者串行方式裝入；+3.3V或者+5V供電，功耗極低。
[0009]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述處理與控制模塊由DSP (TMS320F2812)、AVR(megal6)、液晶、鍵盤組成；其中DSP在整個處理與控制模塊中起到了關(guān)鍵的作用；它是系統(tǒng)的核心，流速的計算也是它來進行的；DSP芯片的優(yōu)點就是具有強大的運算能力，能在較短的時間里完成復(fù)雜的算法。
[0010]進一步地，所述DSP芯片是采用TI公司的TMS320F2812，片內(nèi)集成眾多資源:存儲資源Flash、RAM ;標準通信接口，如串行通信接口(SCI)、串行外設(shè)接口(SPI)、增強型eCAN總線接口，方便與外設(shè)之間進行通信；還集成一個12位的ADC轉(zhuǎn)換模塊，最高采樣速率達12.5Msps ；TMS320F2812片上還包括事件管理器(EV)、定時器、看門狗以及大量的用戶可開發(fā)利用的GP10 口等資源。
[0011]本發(fā)明的有益效果是。
[0012]本發(fā)明采用DSP和AVR為系統(tǒng)核心的流量計，通過DSP的運用使復(fù)雜的流速運算在較短的時間內(nèi)完成；使用AVR來輔助DSP進行控制與處理，一方面分擔(dān)了 DSP的工作，加快了數(shù)據(jù)處理速度，另一方面使流通截面積可以變動，使多普勒流量計變的更加靈活，用于各種不同的管道時更容易設(shè)置；本發(fā)明驅(qū)動超聲波換能器的正弦波信號使用DDS電路來產(chǎn)生，增加了基礎(chǔ)信號的精度和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明一種多普勒超聲波流量計系統(tǒng)硬件框圖。
[0014]圖2是本發(fā)明一種多普勒超聲波流量計總主程序流程圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，為本發(fā)明一種多普勒超聲波流量計系統(tǒng)硬件框圖。圖中包括發(fā)射模塊，接收采樣模塊，處理與控制模塊；發(fā)射模塊設(shè)置包括DDS電路、功率放大電路與超聲波換能器，依次連接；接收采樣模塊設(shè)置包括信號放大電路、與放大電路相連接的帶通濾波器、與低通濾波器相連的混頻器、與混頻器相連的低通濾波器，其中功率放大電路再與混頻器相連；處理與控制模塊設(shè)置以DSP芯片為核心，包括與DSP芯片相互通信的AVR，在AVR外部還設(shè)置有鍵盤模塊和液晶顯示模塊。
[0016]本發(fā)明所述發(fā)射模塊內(nèi)設(shè)置的DDS電路是用來產(chǎn)生驅(qū)動超聲波換能器的正弦波信號，采用AD公司的C0MS型DDS芯片AD9850，該芯片最高支持125MHz的時鐘頻率，32位頻率調(diào)節(jié)字可用并行或者串行方式裝入；所述處理與控制模塊由DSP(TMS320F2812)、AVR(megal6)、液晶、鍵盤組成；其中DSP在整個處理與控制模塊中起到了關(guān)鍵的作用；它是系統(tǒng)的核心，流速的計算也是它來進行的；DSP芯片的優(yōu)點就是具有強大的運算能力，能在較短的時間里完成復(fù)雜的算法。
【主權(quán)項】
1.一種多普勒超聲波流量計，其中包括發(fā)射模塊，接收采樣模塊，處理與控制模塊；其特征在于:發(fā)射模塊設(shè)置包括DDS電路、功率放大電路與超聲波換能器，依次連接；接收采樣模塊設(shè)置包括信號放大電路、與放大電路相連接的帶通濾波器、與低通濾波器相連的混頻器、與混頻器相連的低通濾波器，其中功率放大電路再與混頻器相連；處理與控制模塊設(shè)置以DSP芯片為核心，包括與DSP芯片相互通信的AVR，在AVR外部還設(shè)置有鍵盤模塊和液晶顯示模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多普勒超聲波流量計，其特征在于:所述發(fā)射模塊內(nèi)設(shè)置的DDS電路是用來產(chǎn)生驅(qū)動超聲波換能器的正弦波信號，采用AD公司的COMS型DDS芯片AD9850 ;該芯片最高支持125MHz的時鐘頻率，32位頻率調(diào)節(jié)字可用并行或者串行方式裝入。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多普勒超聲波流量計，其特征在于:所述處理與控制模塊由 DSP(TMS320F2812)、AVR(megal6)、液晶、鍵盤組成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多普勒超聲波流量計，其特征在于:所述DSP芯片是采用TI公司的TMS320F2812，片內(nèi)集成眾多資源:存儲資源Flash、RAM ;標準通信接口，如串行通信接口(SCI)、串行外設(shè)接口(SPI)、增強型eCAN總線接口，方便與外設(shè)之間進行通信；還集成一個12位的ADC轉(zhuǎn)換模塊，最高采樣速率達12.5Msps。
【專利摘要】一種多普勒超聲波流量計。本發(fā)明具對流速變化響應(yīng)快，對流體的壓力、粘度、溫度、密度和導(dǎo)電率等因素不敏感，沒有零點漂移問題。其中包括發(fā)射模塊，接收采樣模塊，處理與控制模塊；其結(jié)構(gòu)要點是：發(fā)射模塊設(shè)置包括DDS電路、功率放大電路與超聲波換能器，依次連接；接收采樣模塊設(shè)置包括信號放大電路、與放大電路相連接的帶通濾波器、與低通濾波器相連的混頻器、與混頻器相連的低通濾波器，其中功率放大電路再與混頻器相連；處理與控制模塊設(shè)置以DSP芯片為核心，包括與DSP芯片相互通信的AVR，在AVR外部還設(shè)置有鍵盤模塊和液晶顯示模塊。
【IPC分類】G01F1/66
【公開號】CN105486361
【申請?zhí)枴緾N201410474094
【發(fā)明人】牛譽博, 汪邵嚴
【申請人】牛譽博
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2014年9月17日