超声波流量计换能器的谐振频率测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超声波流量计换能器驱动领域，尤其涉及一种超声波流量计换能器的 谐振频率测试方法。
【背景技术】
[0002] 超声波流量计产品通常采用时差法测量流体流速，基本原理都是测量超声波脉冲 在顺水流和逆水流中的时间差来反应流速，从而测出流量。图8所示为超声波流量计时差 法测流速的示意图，从第一换能器开始发送脉冲到第二换能器接收到脉冲信号的时间为 tl，从第二换能器发送脉冲到第一换能器接收到脉冲信号的时间为t2。 tl与t2之差为 Z t，其与管道内流体流速关系如式1所示：
【主权项】
1. 一种超声波流量计换能器的谐振频率测试方法，其特征在于：采用了如下系统，该 系统包括DSP数据处理器、FPGA电路、发射换能器、接收换能器、DA转换器、AD转换器、功率 放大电路、存储器，所述DSP数据处理器用于将测试命令传递给FPGA电路，所述FPGA电路 用于接收DSP数据处理器的测试命令，输出驱动信号传递给DA转换器，所述DA转换器用于 接收FPGA电路的驱动信号输出正弦波信号驱动发射换能器，所述发射换能器用于发送超 声脉冲信号给接收换能器，所述接收换能器用于接收发射换能器的超声脉冲信号发生压电 转换，输出一定峰值的正弦信号给AD转换器，所述AD转换器用于对接收换能器的正弦信号 进行采样，并传递给FPGA电路，所述FPGA电路用于将接收的AD转换器的采样值输出给DSP 数据处理器，所述DSP数据处理器判断出AD采样值中峰值最大的点，并将该点所对应的频 率值写入存储器； 采用上述系统实现超声波流量计换能器的谐振频率测试的方法，包括W下步骤： 1) 在DSP数据处理器中预先设定多个驱动频率，多个驱动频率呈等差数列； 2) 启动测试，DSP数据处理器根据预先设定的多个驱动频率按顺序发送对应频率的测 试命令给FPGA电路，FPGA电路输出对应频率的驱动信号给DA转换器，DA转换器输出对应 频率的正弦波信号经功率放大后驱动发射换能器发送对应频率的超声波信号，接收换能器 接收到发射换能器的超声波信号后产生压电效应，输出对应频率的正弦波信号被AD转换 器采样，FPGA电路采样各个发射频率下接收换能器的AD采样值并传输给DSP数据处理器， DSP数据处理器得到各个驱动频率下的接收换能器的正弦波信号峰值电压，并判断出正弦 波信号峰值电压值最大的点，即为该超声波流量计对应该换能器的最佳频率驱动点，即该 换能器的谐振点； 3) 确定该频率点后，将相对应的DSP驱动FPGA的频率参数写入存储器中，作为频率常 数被DSP直接调用。
2. 根据权利要求1所述的超声波流量计换能器的谐振频率测试方法，其特征在于：所 述多个驱动频率中最低驱动频率为80化Hz,最高驱动频率为1200k Hz,频率增量为10k Hz。
3. 根据权利要求1所述的超声波流量计换能器的谐振频率测试方法，其特征在于：所 述DSP数据处理器采用型号为TMS32(F28335的数据处理器。
4. 根据权利要求1所述的气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制系统， 其特征在于；所述FPGA电路采用型号为EP4CE10的FPGA芯片。
5. 根据权利要求1所述的超声波流量计换能器的谐振频率测试方法，其特征在于：所 述DA转换器采用型号为AD9760AR的数模转换器。
6. 根据权利要求1所述的超声波流量计换能器的谐振频率测试方法，其特征在于：所 述AD转换器采用型号为ADC12DL040CIVS的模数转换器。
7. 根据权利要求1所述的超声波流量计换能器的谐振频率测试方法，其特征在于：功 率放大电路包括运放（U24)、电流放大器（U25) W及若干电阻、电容，所述运放（U24)的同相 输入端与第76个电阻（R76)的一端连接，第76个电阻（R76)的另一端分别与第77个电阻 (R77)的一端、第85个电容（C85)的一端连接，第77个电阻（R77)的另一端接地，第85个 电容（C85)的另一端分别与DA转换器的输出端、第74个电阻（R74)的一端、第84个电容 (C84)的一端连接，第74个电阻（R74)的另一端、第84个电容（C84)的另一端均接地，所 述运放（U24)的反相输入端分别与第75个电阻（R75)的一端、第78个电阻（R78)的一端连 接，第75个电阻（R75)的另一端接地，第78个电阻（R78)的另一端与运放（U24)的输出端 连接，运放（U24 )的输出端经第79个电阻（R79 )与电流放大器（U25 )的输入端连接，电流放 大器（U25)的输出端与发射换能器连接。
8. 根据权利要求1所述的超声波流量计换能器的谐振频率测试方法，其特征在于：所 述存储器为邸存储器。
9. 根据权利要求8所述的超声波流量计换能器的谐振频率测试方法，其特征在于：所 述邸存储器的型号为FM25L04。
【专利摘要】一种超声波流量计换能器的谐振频率测试方法，采用了如下系统包括DSP、FPGA、发射换能器、接收换能器、DA转换器、AD转换器、功率放大电路、存储器，DSP用于将测试命令传递给FPGA，FPGA用于接收DSP的测试命令，输出驱动信号传递给DA转换器，用于接收FPGA的驱动信号输出正弦波信号驱动发射换能器，所述接收换能器用于接收发射换能器的超声脉冲信号发生压电转换，输出一定峰值的正弦信号给AD转换器，所述AD转换器用于对接收换能器的正弦信号进行采样，并传递给FPGA，FPGA用于将接收的AD转换器的采样值输出给DSP，DSP判断出AD采样值中峰值最大的点，并将该点所对应的频率值写入存储器。
【IPC分类】G01F25-00
【公开号】CN104535140
【申请号】CN201410808651
【发明人】赵俊奎, 王波, 张宇
【申请人】重庆川仪自动化股份有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月23日