[發(fā)明專利]一種高精度超聲波氣體流量的測量電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711479965.3
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN108225447A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉善選;金華園;楊中翔;趙捷豐;鄭培強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江藍(lán)寶石儀表科技有限公司
• 主分類號(hào): G01F1/66
• 分類號(hào): G01F1/66
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 何碧珩

本發(fā)明公開了包括第一換能器、第二換能器、模擬開關(guān)、TDC芯片、電荷放大電路和MCU，所述模擬開關(guān)與第一換能器、第二換能器電性連接，所述TDC芯片與模擬開關(guān)、電荷放大電路、MCU電性連接，所述電荷放大電路與第一換能器、第二換能器電性連接；所述TDC芯片連接高速時(shí)鐘校準(zhǔn)電路；本發(fā)明提供了一種成本節(jié)約、結(jié)構(gòu)簡單、精度高的一種高精度超聲波氣體流量的測量電路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲波氣體流量的測量電路領(lǐng)域，更具體的說，它涉及一種高精度超聲波氣體流量的測量電路。

背景技術(shù)

在超聲波燃?xì)獗碇校硐肭闆r中超聲波換能器在發(fā)送和接收的時(shí)間差是穩(wěn)定的值。然而，換能器在空氣中傳播不可避免會(huì)損失能量且產(chǎn)生噪聲，因而會(huì)產(chǎn)生以下問題，即，回波信號(hào)弱，接收端的電路會(huì)有收不到信號(hào)，噪聲則會(huì)使回波的幅值和相位發(fā)生抖動(dòng)，進(jìn)而增大了流量測量的誤差。因此急需一種成本節(jié)約，精確度高的測量電路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種成本節(jié)約、結(jié)構(gòu)簡單、精度高的一種高精度超聲波氣體流量的測量電路。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高精度超聲波氣體流量的測量電路，包括第一換能器、第二換能器、模擬開關(guān)、TDC芯片、電荷放大電路和MCU，所述模擬開關(guān)與第一換能器、第二換能器電性連接，所述TDC芯片與模擬開關(guān)、電荷放大電路、MCU電性連接，所述電荷放大電路與第一換能器、第二換能器電性連接；所述TDC芯片連接高速時(shí)鐘校準(zhǔn)電路，所述高速時(shí)鐘校準(zhǔn)電路包括晶振、第一電阻、第二電阻、第一電容、第二電容，所述晶振的一端與TDC芯片的某一引腳、第一電阻的一端、第一電容的一端電性連接，所述晶振的另一端與第一電阻的另一端、第二電阻的一端、第二電容的一端電性連接，所述第二電容的另一端、第一電容的另一端接地，所述第二電阻的一端連接TDC芯片的另一引腳電性連接；所述電荷放大電路包括第一放大器、第二放大器，所述第一放大器一端作為輸入，一端與D/A轉(zhuǎn)換器連接，另一端與TDC芯片連接，所述第二放大器一端作為輸入、一端接地，另一端與MCU的定時(shí)器連接；

所述模擬開關(guān)，用于控制第一換能器和第二換能器發(fā)送和接收，并通過所述模擬開關(guān)先控制第一換能器發(fā)送，第二換能器接收，再控制第二換能器發(fā)送，第一換能器接收，用于測量所述超聲波正向和反向的時(shí)間差來達(dá)到氣體流量測量的目的；

所述接收電路中增加電荷放大電路，以增強(qiáng)接收電路的回波信號(hào)及靈敏度；

所述電路中的TDC芯片用于測量流路中順流和逆流的超聲波的飛行時(shí)間；

所述電路中的MCU用于控制TDC芯片及整個(gè)電路的功能實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步的，所述TDC芯片通過4線制引腳的SPI與MCU連接通訊。

進(jìn)一步的，所述高速時(shí)鐘校準(zhǔn)電路的晶振采用4MHz、第一電阻采用560kΩ、第二電阻220kΩ、第一電容、第二電容都采用15p，所述晶振的一端與TDC芯片的第一引腳電性連接，所述第二電阻的一端連接TDC芯片的第二引腳電性連接。

進(jìn)一步的，所述高速時(shí)鐘校準(zhǔn)電路的晶振采用32.768kHz、第一電阻采用10MΩ、第二電阻100kΩ、第一電容、第二電容都采用15p，所述晶振的一端與TDC芯片的第十六引腳電性連接，所述第二電阻的一端連接TDC芯片的第十五引腳電性連接。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單、合理，制作方便，實(shí)用性強(qiáng)，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，極易推廣使用。增加電荷放大電路，以增強(qiáng)接收電路的回波信號(hào)及靈敏度，采用TDC芯片進(jìn)而降低制作成本，且不失使用精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的TDC芯片與校準(zhǔn)電路圖；

圖3為本發(fā)明的TDC芯片與MCU連接電路圖。