[實用新型]一種相差法超聲波流量測量電路

有效

• 申請號: 201420589390.6
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN204214488U
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 桑濤;邱德華;單來成;尚緒樹;李啟龍;宋金鳳
• 申請（專利權）人: 山東力創科技有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 商金婷

技術領域

本實用新型涉及超聲波流量測量領域，具體的講，涉及一種相差法超聲波流量測量電路。

背景技術

超聲波流量測量采用聲學原理測定流過管道的流體流速：將一對超聲波換能器安裝在流量管道壁上，在流量測量過程中，線路板上的元件對發射換能器施加激勵信號使其產生超聲波，接收換能器收到信號后將其轉換為電信號，測量電路可以記下從發射到接收的時間，根據開普勒效應的原理，順流和逆流狀況下超聲波的傳播速度會發生變化，利用測量到的順逆流時差即可計算得到流體的速度。在實際應用中，有時差法和相差法兩種方式，其中時差法以德國ACAM公司GP21為代表，其能最多夠測量三個回波脈沖的返回時間，但在實際應用中容易出現小流量測量誤差大的問題；目前相差法方案多以位分立元件構成，使用取得的相位差脈沖對電容進行恒流充電，采用AD轉換的方法得到電壓值，進而推算出流量，優點在于可以測量多個相位差的值，精度上有比較大的優勢，缺點在于分立元件帶來了成本提升和產品良率問題，且充電過程中會帶來非線性誤差，這種誤差隨溫度和電壓變化，難以消除，例如公開號為CN102200457A所公開的實用新型專利就采用了大量的分立元件。為解決這個問題，本實用新型公開了一種新型的相差法超聲波流量測量電路及測量方法。

實用新型內容：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種相差法超聲波流量測量電路，具有更好的穩定性和測量精度。

本實用新型采用如下技術手段實現實用新型目的：

一種相差法超聲波流量測量電路，包括參考電壓電單元U0和脈沖發生器U2，其特征是：所述參考電壓電單元U0的輸出參考電壓VREF連接回波整形比較器U1的負端，同時通過模擬開關SW2和回波整形比較器U1的正端連接，所述回波整形比較器U1的正端通過模擬開關SW1與電容C1、電容C2連接，所述脈沖發生器U2通過電阻R1分別和換能器T1、電容C1連接，所述脈沖發生器U2還通過電阻R2分別和換能器T2、電容C2連接，所述脈沖發生器U2還連接鑒相器U3，所述回波整形比較器U1的輸出連接所述鑒相器U3的CLK端，所述鑒相器U3的輸入端D連接高電平，所述鑒相器U3的輸出端Q連接TDC單元的IN端。

作為對本技術方案的進一步限定，所述脈沖發生器U2的FIRE_UP端口通過電阻R1分別和換能器T1、電容C1連接，所述脈沖發生器U2的FIRE_DN端口還通過電阻R2分別和換能器T2、電容C2連接。

作為對本技術方案的進一步限定，所述脈沖發生器U2的FIRE_UP端口或者FIRE_DN端口產生1MHz占空比50%的換能器激勵信號。

作為對本技術方案的進一步限定，所述脈沖發生器U2的?CLK_REF端和所述鑒相器U3的RESET端相連。

作為對本技術方案的進一步限定，所述脈沖發生器U2的?CLK_REF端產生一個1MHz的同步于換能器激勵信號且占空比為75%的信號。

作為對本技術方案的進一步限定，所述鑒相器U3由1個帶異步復位端口的D觸發器構成。

與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是：本實用新型采用了高分辨率全數字的TDC對相位差進行，有更強的抗干擾性，且在一次測量過程中可以連續測量多個相位差值，使得測量數據的穩定性和精度都大大提高。

附圖說明

圖1為本實用新型優選實施例的結構方框圖。

圖2為本實用新型優選實施例中鑒相器的工作波形圖。

具體實施方式:

下面結合實施例，進一步說明本實用新型。