[實用新型]一種超聲波傳感器檢測電路及電路板

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822158376.1
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN209689715U
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 陳榕;聶西利;陳紅;光夢元;武艷磊
• 申請（專利權）人: 金卡智能集團股份有限公司
• 主分類號: G01F25/00
• 分類號: G01F25/00;G01F1/66
• 代理公司: 33217 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 魏亮<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本實用新型公開了一種超聲波傳感器檢測電路及電路板。超聲波傳感器檢測電路包括驅動模塊、接收模塊、傳感模塊，所述傳感模塊同時與所述驅動模塊、所述接收模塊電連接，所述傳感模塊包括超聲波傳感器A、超聲波傳感器B以及模擬開關，所述超聲波傳感器A與所述超聲波傳感器B通過模擬開關切換順流和逆流測量，所述驅動模塊與傳感模塊之間設有第一阻抗匹配電路，所述接收模塊與所述傳感模塊之間設有第二阻抗匹配電路。能夠很好的完成超聲波傳感器的配對，配對成功率高，同時可以規(guī)避溫度對于傳感器自身電學特性影響而造成的零點漂移。

技術領域

本發(fā)明屬于超聲波傳感領域，尤其涉及一種超聲波傳感器檢測電路及電路板。

背景技術

隨著技術研發(fā)能力的提升，超聲波傳感器的應用越來越廣泛。在天然氣計量行業(yè)中，超聲波燃氣表正逐步替代掉古老的模式燃氣表。超聲波燃氣表是一種利用超聲波傳播技術來實現流量計量的新型計量技術。可通過超聲波傳感器發(fā)出的超聲波在流體中的順流傳播時間與逆流傳播時間來計算出流體的流速，故一臺超聲波燃氣表需要兩只超聲波傳感器來分別測量順流和逆流的傳播時間。

超聲波傳感器是一個可將電信號轉化為聲信號，也可將聲信號轉化為電信號的一個系統(tǒng)元件。而不同的超聲波傳感器存在不同的參數，當我們在測量順流與逆流的時間時，會存在一個超聲波傳感器引入的誤差零點漂移(Zero Flow Drift 簡稱ZFD)，現實中，我們很難找到或者匹配到兩只參數完全一致的超聲波傳感器。當介質氣體溫度發(fā)生變化時，傳感器的自身電學特性也會發(fā)生變化，這是引入ZFD的主要因素，這個ZFD會導致當燃氣表內部無任何氣體流動時，也會產生一個不穩(wěn)定的微小的流量，它導致的時間測量誤差一般為數十納秒數量級。這在家用超聲波燃氣表的應用中的影響尤其嚴重，因為型號為G1.6大小的超聲波燃氣表的最小流量下的超聲波傳播時間僅為10ns，當超聲波傳感器自身的誤差精度已經低于超聲波燃氣表整體的精度要求時，即如果不解決超聲波傳感器的ZFD漂移問題，從原理上是無法保證在小流量下的測量精度的。

從上面我們可以知道，引入ZFD的主要因素為超聲波傳感器配對以及外界環(huán)境溫度變化對于傳感器電學特性的影響。目前超聲波燃氣表在國內尚屬于剛剛起步的階段，各個燃氣表廠家都在進行摸索階段，對于天然氣下超聲波傳感器的應用也屬于摸索階段，對于傳感器的配對，目前主流的方法是先讓傳感器生產廠家進行初步配對，再通過測量常溫下傳感器的等效阻抗，等效電容等有限的幾個參數對傳感器進行配對。但目前國內天然氣下應用的超聲波傳感器的生產廠家自身也尚處于起步階段，他們一般也是通過測量常溫下傳感器的等效阻抗，等效電容等有限的幾個參數對傳感器進行配對。即，一般的做法是只做阻抗測量來進行參數配對，從而減小兩只超聲波傳感器的零點。這樣做的缺點是，未從根本上解決兩只傳感器的零點誤差，且配對成功率較低，同時配對的效果不好，因在使用時，不同溫度下，傳感器的電學特性是不同的，所以ZFD 是不斷的隨著環(huán)境溫度以及流體溫度不同進行變化的，配對之后的兩只傳感器還是存在不小的零點誤差。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要達到的目的就是提供一種超聲波傳感器檢測電路，在進行參數配對后，再通過電路設計對超聲波傳感器進行電學匹配。從而能夠很好的完成超聲波傳感器的配對，配對成功率高，同時可以規(guī)避溫度對于傳感器自身電學特性影響而造成的零點漂移。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種超聲波傳感器檢測電路，其中，包括驅動模塊、接收模塊、傳感模塊，所述傳感模塊包括超聲波傳感器A、超聲波傳感器B以及模擬開關，所述超聲波傳感器A與所述超聲波傳感器B通過模擬開關切換順流和逆流測量，所述驅動模塊與傳感模塊之間設有第一阻抗匹配電路，所述接收模塊與所述傳感模塊之間設有第二阻抗匹配電路。

進一步的，所述驅動模塊與所述第一阻抗匹配電路的等效阻抗為第一等效阻抗，所述接收模塊與所述第二阻抗匹配電路的等效阻抗為第二等效阻抗，所述第一等效阻抗與所述第二等效阻抗相等。

進一步的，所述接收模塊包括運算放大電路，所述運算放大電路與所述傳感模塊之間設有耦合電容C30。