[發(fā)明專利]超聲波測速裝置及其測速方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611122535.1
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106643936B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯江遜;趙琮;熊沁
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市銳能微科技股份有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 陽開亮

本發(fā)明屬于超聲波流量檢測技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供超聲波測速裝置及其測速方法，超聲波測速裝置包括時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、超聲波換能器、補(bǔ)償調(diào)整模塊、比較器、屏蔽模塊以及脈沖寬度檢測模塊；時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊向超聲波換能器輸出開始信號；超聲波換能器向屏蔽模塊輸出超聲波正弦波信號；屏蔽模塊通過設(shè)置屏蔽窗對超聲波正弦波信號進(jìn)行屏蔽；比較器根據(jù)補(bǔ)償信號和屏蔽后的超聲波正弦波獲得方波信號，并對方波信號進(jìn)行過濾并獲取首波信號及序列方波，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)開始信號和序列方波獲取超聲波傳播時(shí)間差，通過設(shè)置屏蔽模塊屏蔽接收超聲波中的干擾信號，避免了錯誤將干擾信號認(rèn)為時(shí)超聲波回波信號，從而產(chǎn)生錯誤的時(shí)間計(jì)算和流速計(jì)算的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超聲波流量檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及超聲波測速裝置及其測速方法。

背景技術(shù)

目前，公知的超聲波計(jì)量芯片中，用于進(jìn)行超聲波回波識別的比較器都采用固定的電壓補(bǔ)償值，在超聲波檢測中，識別首波是非常重要的一個步驟，若采用固定的電壓補(bǔ)償值，在外界干擾的情況下很可能誤判，當(dāng)補(bǔ)償值過低時(shí)，可能會不能過濾一些噪聲信號，會將噪聲信號誤判為超聲波信號，當(dāng)補(bǔ)償值過高，則可能過濾掉超聲波信號方波的首波，造成測量結(jié)果偏差。當(dāng)水質(zhì)過差或傳感器探頭被污染或覆蓋，比如長時(shí)間使用時(shí)造成傳感器探頭結(jié)垢的情況下，超聲波測試信號衰減會很嚴(yán)重，首波脈沖信號會隨著結(jié)垢的厚度增加，其幅值越來越小，采用固定補(bǔ)償值時(shí)，幅值太小的首波會無法識別，使計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生很大誤差，特別是由于測量環(huán)境的復(fù)雜性，比如水管中，由于雜質(zhì)和水管壁存在，超聲波可能會發(fā)生反射、衍射或管道位于不穩(wěn)定環(huán)境，比如容易震動的環(huán)境中，在超聲波飛行時(shí)間的測量時(shí)，由于這些噪聲元素的存在，在噪聲信號過大時(shí)，探頭可能會錯誤的認(rèn)為是接收到了超聲波回波信號，從而產(chǎn)生錯誤的時(shí)間計(jì)算和流速計(jì)算。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在超聲波信號中存在干擾信號導(dǎo)致將其誤認(rèn)為超聲波回波信號從而產(chǎn)生錯誤的時(shí)間計(jì)算和流速計(jì)算的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供的超聲波測速裝置及測速方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在超聲波信號中存在干擾信號導(dǎo)致將其誤認(rèn)為超聲波回波信號從而產(chǎn)生錯誤的時(shí)間計(jì)算和流速計(jì)算的缺陷。

本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供一種超聲波測速裝置，所述超聲波測速裝置包括時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、超聲波換能器、補(bǔ)償調(diào)整模塊、比較器、屏蔽模塊以及脈沖寬度檢測模塊；

所述時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接所述超聲波換能器的輸入端，所述超聲波換能器的輸出端連接所述屏蔽模塊所述比較器的第一輸入端，所述屏蔽模塊的輸出端連接所述比較器的第一輸入端，所述比較器的輸出端連接所述脈沖寬度檢測模塊的輸入端和所述時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊屏蔽模塊的輸入端，所述脈沖寬度檢測模塊的輸出端連接所述補(bǔ)償調(diào)整模塊的輸入端，所述補(bǔ)償調(diào)整模塊的輸出端連接所述比較器的第二輸入端，所述比較器屏蔽模塊的輸出端連接所述時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；

所述時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊向所述超聲波換能器輸出開始信號并開始計(jì)時(shí)；

所述超聲波換能器根據(jù)所述開始信號向所述比較器輸出超聲波正弦波信號；

所述屏蔽模塊通過設(shè)置屏蔽窗對所述超聲波正弦波信號進(jìn)行屏蔽；

所述比較器將經(jīng)過屏蔽的超聲波正弦波與所述補(bǔ)償調(diào)整模塊輸出的第一補(bǔ)償信號進(jìn)行比較后輸出方波信號；

所述脈沖寬度檢測模塊根據(jù)所述方波信號判定信號衰減率超過預(yù)設(shè)值時(shí)輸出補(bǔ)償調(diào)整信號給所述補(bǔ)償調(diào)整模塊；

所述補(bǔ)償調(diào)整模塊根據(jù)所述補(bǔ)償調(diào)整信號輸出第二補(bǔ)償信號給所述比較器；

所述比較器將經(jīng)過屏蔽的超聲波正弦波與所述第二補(bǔ)償信號進(jìn)行比較，以對所述方波信號進(jìn)行過濾以獲取首波信號，并輸出首波信號與其后面的方波信號構(gòu)成的序列方波給所述時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊；

所述時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)所述開始信號和所述序列方波獲取超聲波傳播時(shí)間差