[發明專利]高精度時差式單脈沖超聲波流量計系統及其測量流量方法有效

申請號：	201210236748.2	申請日：	2012-07-10
公開（公告）號：	CN102749107A	公開（公告）日：	2012-10-24
發明（設計）人：	譚文勝	申請（專利權）人：	廣州柏誠智能科技有限公司
主分類號：	G01F1/66	分類號：	G01F1/66
代理公司：	北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221	代理人：	魏殿紳
地址：	510663 廣東省廣州高新科技產業開發***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	高精度時差脈沖超聲波流量計系統及其測量流量方法
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【權利要求書】：

1.高精度時差式單脈沖超聲波流量計系統，其特征在于，所述系統包括：MCU控制單元、單脈沖信號發射驅動單元、收發切換單元、超聲波換能器組、超聲波信號處理單元及鑒相積分單元，所述

MCU控制單元，用于發送控制信號到收發切換單元和單脈沖信號發射驅動單元，及

發送標準延時信號到鑒相積分單元和利用測得的超聲波順程傳播時間和逆程傳播時間計算得到超聲波在流量計管道中逆程和順程傳播時差；

收發切換單元，選定超聲波換能器，即選定逆程測量或順程測量；

單脈沖信號發射驅動單元，用于產生單周期正弦波信號，并將信號發送到超聲波換能器；

超聲波換能器，包括發射換能器和接收換能器，用于超聲波信號的發射和接收，并將超聲波信號傳送至超聲波信號處理單元；

超聲波信號處理單元，用于將超聲波信號進行濾波放大，并通過零檢測和閾值檢測確定到達信號；

鑒相積分單元，用于將到達信號與所述標準延時信號進行比較，得到超聲波順程傳播時間和逆程傳播時間，并根據超聲波順程傳播時間和逆程傳播時間之間的時差和管道直徑計算得到管道流體單位時間流量大小。

2.根據權利要求1所述的高精度時差式單脈沖超聲波流量計系統，其特征在于，

超聲波信號經過發射換能器時得到超聲波順程傳播時間；

超聲波信號經過接收換能器時得到超聲波逆程傳播時間。

3.根據權利要求1所述的高精度時差式單脈沖超聲波流量計系統，其特征在于，所述單脈沖信號發射驅動單元包括數字延時電路、LC濾波電路和磁環變壓器，由所述數字延時電路產生單周期脈沖信號；由LC濾波電路將單周期脈沖信號濾波為單周期正弦波；由磁環變壓器將低電壓正弦波信號升壓至適中電壓。

4.根據權利要求1所述的高精度時差式單脈沖超聲波流量計系統，其特征在于，所述超聲波信號處理單元包括：帶通濾波放大電路和比較整形電路。

5.根據權利要求1所述的高精度時差式單脈沖超聲波流量計系統，其特征在于，所述鑒相積分單元包括鑒相電路和Δt/Δu積分電路，由所述鑒相電路得到聲波順程傳播時間或逆程傳播時間與標準延時信號的時差相同寬度的矩形波信號；由所述Δt/Δu積分電路將時差相同寬度的矩形波信號轉換為電壓信號。

6.根據權利要求1所述的高精度時差式單脈沖超聲波流量計系統，其特征在于，所述MCU控制單元包括標準時間信號產生單元和A/D轉換電路，由所述A/D轉換電路將Δt/Δu積分電路輸出的電壓值轉為MCU控制單元運算的數字量，并由MCU控制單元求得模擬積分電壓對應的時差大小，根據時差計算得到管道內流體流速，通過截面面積經流量修正系統修正得到超聲波體積流量。

7.高精度時差式單脈沖超聲波流量計系統的測量方法，其特征在于，所述方法包括：

發送控制信號到收發切換單元和單脈沖信號發射驅動單元，及

發送標準延時信號到鑒相積分單元和利用測得的超聲波順程傳播時間和逆程傳播時間計算得到超聲波在流量計管道中逆程和順程傳播時差；

選定超聲波換能器，即選定逆程測量或順程測量；

產生單周期正弦波信號，并將信號發送到超聲波換能器；

將超聲波信號發送到超聲波信號處理單元；

將超聲波信號進行濾波放大，并通過零檢測和閾值檢測確定到達信號；

將到達信號與所述標準延時信號進行比較，得到超聲波順程傳播時間和逆程傳播時間，并根據超聲波順程傳播時間和逆程傳播時間之間的時差和管道直徑計算得到管道流體單位時間流量大小。

8.根據權利要求7所述的高精度時差式單脈沖超聲波流量計系統的測量方法，其特征在于，

所述超聲波順程傳播時間是由超聲波信號經過發射換能器得到；

所述超聲波逆程傳播時間是由超聲波信號經過接收換能器得到。

9.根據權利要求1所述的高精度時差式單脈沖超聲波流量計系統的測量方法，其特征在于，由所述數字延時電路產生單周期正弦波信號；由LC濾波電路將單周期脈沖信號濾波為單周期正弦波；由磁環變壓器將低電壓正弦波信號升壓至適中電壓。