[實用新型]一種能夠減小零點誤差和漂移的超聲波流量測量電路

有效

• 申請號: 201720043513.X
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN206479215U
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 楊留印;楊成華
• 申請（專利權）人: 北京捷成世紀科技股份有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 北京信遠達知識產權代理事務所(普通合伙)11304
• 代理人: 魏曉波

技術領域

本實用新型涉及電子聲學技術領域，尤其涉及一種能夠減小零點誤差和漂移的超聲波流量測量電路。

背景技術

超聲波測量流量的方法有多種，包括時差法、頻差法和相差法，如圖1所示，為現有技術中頻差式超聲波流量測量裝置結構示意圖；頻差式超聲波流量測量裝置包括：發射電路01和發射電路02，分別用于驅動換能器A或B發射超聲波信號；模擬開關03，用于切換超聲波信號輸入；比較器04用于將超聲波模擬信號轉換成數字信號；觸發電路05用于觸發發射電路01或發射電路02發射電脈沖；頻率測量電路06，輸出順逆流頻率。

在頻差法超聲流量測量系統中，通過測量超聲信號在流體中順流和逆流的傳播頻率之差△f而得到流體的流量。因此，對頻率差的測量直接決定了流量測量的性能。

在實際測量中，當流體靜止，即流速V＝0時，而測量的頻率差并不為零，稱為零點頻率差，用△f_Z表示；當流體流動，即流速V＞0時，△f_Z就會附加到流量測量結果中，由此產生的測量誤差稱為“零點誤差”。零點頻率差的大小決定了流量測量下限，而零點誤差的大小則決定了流量測量精度，若想減小零點誤差就必須減小零點頻率差。

傳統的方法是在零流量下標定△f_Z的具體值，即標定零點，然后通過軟件計算將△f_Z從每次測量結果中去除，或通過工校零方法將△f_Z置零。

然而，在流體溫度變化較大的場合，超聲流量換能器特性會隨著溫度發生改變，從而引起標定的零點△f_Z隨溫度漂移。溫度漂移不僅會嚴重影響測量結果的穩定性，還會使標定的零點無效。因此，減小測量系統的零點誤差和零點漂移，是超聲流量測量中亟待解決的問題。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供一種能夠減小零點誤差和漂移的超聲波流量測量電路，以解決現有技術中的超聲波流量測量電路存在較大的“零點誤差”及“零點溫度漂移”的問題，影響流量測量的準確度和穩定性的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種能夠減小零點誤差和零點溫度漂移的超聲波發射和接收電路，應用于超聲波流量測量裝置，所述超聲波流量測量裝置包括：觸發電路、第一發射電路、第二發射電路、第一換能器、第二換能器、測量管、模擬開關、接收放大器和測量電路；

所述能夠減小零點誤差和零點溫度漂移的超聲波發射和接收電路包括：

所述第一發射電路、所述第二發射電路和所述接收放大器；串聯于所述第一發射電路和所述第一換能器之間的第一發射匹配電阻；

串聯于所述第二發射電路和所述第二換能器之間的第二發射匹配電阻；

串聯于所述模擬開關和所述接收放大器之間的接收匹配電阻；

其中，所述第一發射匹配電阻、所述第二發射匹配電阻和所述接收匹配電阻相等，且大于或等于所述第一換能器和所述第二換能器的等效電阻的五倍。

經由上述的技術方案可知，本實用新型提供的能夠減小零點誤差和漂移的超聲波流量測量電路中，在第一發射電路和第一換能器之間增加設置第一發射匹配電阻；在第二發射電路和第二換能器之間增加設置第二發射匹配電阻；并在接收放大器和模擬開關之間增加設置接收匹配電阻，且所述第一發射匹配電阻、所述第二發射匹配電阻和所述接收匹配電阻相等，且大于或等于所述第一換能器和所述第二換能器的等效電阻的五倍。

通過增加設置發射匹配電阻和接收匹配電阻，且發射/接收匹配電阻遠遠大于第一換能器和第二換能器的等效電阻，使得發射電路和接收電路的電阻主要由發射匹配電阻和接收匹配電阻決定，那么，當發射匹配電阻(包括第一發射匹配電阻和第二發射匹配電阻)與接收匹配電阻相同時，發射電路和接收電路即可具有電阻對稱性和測量互易性的關系，從而使得順流測量和逆流測量時，測量裝置的整體電路是對稱的，進而減小了零點誤差。

另外，當流體溫度變化較大的時候，即使第一換能器或第二換能器的特性會隨著流體溫度發生變化，引起零點隨溫度漂移，由于匹配電阻遠遠大于第一換能器和第二換能器的等效電阻，此時，引起的零點隨溫度漂移對測量結果的準確性和穩定性相對于現有技術中的測量裝置較小，因此，能夠在一定程度上提高測量結果的準確性和穩定性。

附圖說明