[發(fā)明專利]超聲波換能器盲區(qū)的控制系統(tǒng)與方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410386150.0
• 申請日: 2014-08-07
• 公開（公告）號: CN104180860A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何進;冷洋;王漢其
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南三一智能控制設(shè)備有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66;G01S15/06
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲波換能器控制領(lǐng)域，特別涉及一種超聲波換能器盲區(qū)的控制系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

隨著超聲技術(shù)的不斷拓展應(yīng)用，超聲技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、工業(yè)等各個領(lǐng)域。通過超聲波來實現(xiàn)流量監(jiān)測，液位檢測，油位監(jiān)測也日趨成熟，具有測量精度高、量程寬、可靠性好等優(yōu)點。在利用超聲波進行流量和物體位置測量時，使用電脈沖激發(fā)超聲波換能器，使其發(fā)出超聲波激發(fā)信號，超聲波信號在介質(zhì)中傳播，遇到不同界面(如水、油和空氣的界面)反射回換能器，返回的超聲波信號統(tǒng)稱為回波信號，利用超聲波激發(fā)信號與超聲波回波信號的傳播時間進行流量或物體位置測量。

然而超聲波換能器工作盲區(qū)是通過超聲波來實現(xiàn)流量監(jiān)測或位置檢測的障礙。電脈沖信號引發(fā)換能器內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換元件產(chǎn)生同頻率共振，從而激發(fā)超聲波激發(fā)信號。但當(dāng)激發(fā)電脈沖消失之后，由于激發(fā)時所殘留的能力，超聲波內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換元件仍將持續(xù)振動(自由衰減振蕩)，直至殘留能量消耗完為止。若在超聲波換能器余震幅度仍大于超聲波回波信號的最大幅度時達到，則超聲波回波信號將被淹沒，無法識別，使得測量失敗。一般將超聲波換能器自由衰減振蕩開始至余震幅值減小至超聲波回波信號的最大副值相等時的時間稱之為超聲波換能器的工作盲區(qū)。

專利申請?zhí)枮镃N201210238866的文獻公開了一種基于余震能量控制減小超聲波換能器工作盲區(qū)的方法，其通過連接電容電感形式硬件實現(xiàn)消除余震能量，此方法中硬件中各元件不可調(diào)整，無法適用于不同超聲波換能器的工作盲區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種超聲波換能器盲區(qū)的控制系統(tǒng)與方法，以提供一種自適應(yīng)調(diào)整超聲波換能器的工作盲區(qū)的方式。

一方面，本發(fā)明提供了一種超聲波換能器盲區(qū)的控制系統(tǒng)，包括：控制器，用于與超聲波換能器信號連接，且用于根據(jù)所述超聲波換能器發(fā)送超聲波信號及接收相應(yīng)回波信號之間的時間差確定待測距離的大小，并根據(jù)所述待測距離的大小發(fā)出逆程升壓幅度控制信號；逆程升壓電路，與所述控制器信號連接，并與所述超聲波換能器信號連接，用于根據(jù)所述逆程升壓幅度控制信號調(diào)整輸出至所述超聲波換能器的驅(qū)動電壓的大??；所述逆程升壓幅度控制信號用于控制所述超聲波換能器的驅(qū)動電壓隨著所述待測距離的變大而變大，以及用于控制所述超聲波換能器的驅(qū)動電壓隨著所述待測距離的減小而減小。

進一步地，所述逆程升壓幅度控制信號為脈沖信號。

進一步地，所述控制器還用于根據(jù)所述待測距離的大小調(diào)整所述逆程升壓幅度控制信號的幅度及選通時間。

進一步地，所述控制器還用于根據(jù)所述待測距離的大小發(fā)出阻抗匹配控制信號；所述的超聲波換能器盲區(qū)的控制系統(tǒng)還包括用于對所述超聲波換能器進行阻抗匹配的阻抗匹配電路，與所述控制器信號連接，并用于與所述超聲波換能器信號連接，且用于根據(jù)所述阻抗匹配控制信號調(diào)整自身阻抗大小；所述阻抗匹配控制信號用于控制所述阻抗匹配電路的阻抗隨著所述待測距離的變大而變大，以及用于控制所述阻抗匹配電路的阻抗隨著所述待測距離的減小而減小。

進一步地，所述逆程升壓電路為可變電感升壓模塊。

進一步地，所述阻抗匹配電路包括：并聯(lián)的三個支路，其中第一支路上設(shè)置有鎖相鑒頻模塊，第二支路上設(shè)置有可調(diào)容抗模塊，第三支路上設(shè)置有第一電容。

進一步地，所述的超聲波換能器盲區(qū)的控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述可調(diào)容抗模塊與所述第一電容之間的濾波電路，所述濾波電路包括并聯(lián)的第二電容與電阻。

另一方面，本發(fā)明提供了一種超聲波換能器盲區(qū)的控制方法，包括：逆程升壓電路高壓驅(qū)動超聲波換能器；控制器根據(jù)所述超聲波換能器發(fā)送超聲波信號及接收相應(yīng)回波信號之間的時間差確定待測距離的大小，并根據(jù)所述待測距離的大小發(fā)出逆程升壓幅度控制信號；所述逆程升壓電路根據(jù)所述逆程升壓幅度控制信號調(diào)整輸出至所述超聲波換能器的驅(qū)動電壓的大??；所述逆程升壓幅度控制信號用于控制所述超聲波換能器的驅(qū)動電壓隨著所述待測距離的變大而變大，以及用于控制所述超聲波換能器的驅(qū)動電壓隨著所述待測距離的減小而減小。

進一步地，所述逆程升壓幅度控制信號為脈沖信號；所述“根據(jù)所述待測距離的大小發(fā)出逆程升壓幅度控制信號”的步驟包括：用于根據(jù)所述待測距離的大小調(diào)整所述逆程升壓幅度控制信號的幅度及選通時間。