[發明專利]一種多普勒超聲波流量計

在審

• 申請號: 201410474094.6
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN105486361A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 牛譽博;汪邵嚴
• 申請（專利權）人: 牛譽博
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明應用于流量測量技術領域，具體地涉及一種多普勒超聲波流量計。

背景技術

流量測量在工業生產，節能，環境監測和保護，科學實驗和過程控制中都是十分重要的。

隨著工業生產和科學研究的發展，流量測量技術發展十分迅速，新型流量測量儀表不斷涌現。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，這樣會導致流體流動的狀態，而產生附加的阻力，所得測量結果會有誤差；再有就是儀表的安裝及檢修均不方便，會導致現場的生產工作停滯現象；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:超聲波發送機構;流速分布計測機構;和流量計測機構,速分布計測機構具備用來計算被測流體的流速分布的計算機構;該計算機構具備: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域單位選擇計算流速分布時使用的流體配管內的區域的選擇部;上述流速分布計測機構構成為,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域中的被測流體的流速分布。

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，不產生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產管線運行，因而是一種理想的節能型流量計。

發明內容

本發明就是針對上述問題，彌補現有技術的不足，提供一種多普勒超聲波流量計，本發明具有對流速變化響應快，對流體的壓力、粘度、溫度、密度和導電率等因素不敏感，沒有零點漂移問題，測量條件不變時儀表重復性好，價格比較便宜等。

為實現本發明的上述目的，本發明采用如下技術方案。

本發明一種多普勒超聲波流量計，其中包括發射模塊，接收采樣模塊，處理與控制模塊；其結構要點是：發射模塊設置包括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外部還設置有鍵盤模塊和液晶顯示模塊。

作為本發明的一種優選方案，所述發射模塊內設置的DDS電路是用來產生驅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位頻率調節字可用并行或者串行方式裝入；+3.3V或者+5V供電，功耗極低。

作為本發明的另一種優選方案，所述處理與控制模塊由DSP(TMS320F2812)、AVR(mega16)、液晶、鍵盤組成；其中DSP在整個處理與控制模塊中起到了關鍵的作用；它是系統的核心，流速的計算也是它來進行的；DSP芯片的優點就是具有強大的運算能力，能在較短的時間里完成復雜的算法。

進一步地，所述DSP芯片是采用TI公司的TMS320F2812，片內集成眾多資源：存儲資源Flash、RAM；標準通信接口，如串行通信接口（SCI）、串行外設接口（SPI）、增強型eCAN總線接口，方便與外設之間進行通信；還集成一個12位的ADC轉換模塊，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利用的GPIO口等資源。

本發明的有益效果是。

本發明采用DSP和AVR為系統核心的流量計，通過DSP的運用使復雜的流速運算在較短的時間內完成;使用AVR來輔助DSP進行控制與處理，一方面分擔了DSP的工作，加快了數據處理速度，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置；本發明驅動超聲波換能器的正弦波信號使用DDS電路來產生，增加了基礎信號的精度和穩定性。

附圖說明

圖1是本發明一種多普勒超聲波流量計系統硬件框圖。

圖2是本發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