模拟单元Ts。的输出电阻值R。，使待测信号转换器 测量得到设定的出口温度。
[0019] 所述上位机设置热量校验所需的校验参数，包括管道口径、声程长度、超声波换能 器谐振频率、平均流量值、校验时间、入口温度和出口温度，通过通信接口按照特定的通信 协议把校验参数和校验控制参数发送到所述的微处理器;所述微处理器按照所述上位机设 置的校验参数和控制命令，启动或停止所述的流量模拟模块和温差模拟模块，完成热量校 验过程;所述上位机在校验完成后通过待测信号转换器的通信接口读取到校验结果，实现 对校验结果的分析对比工作;若读取到的结果与设定校验参数的偏差超过设定阈值，表明 超声波热表信号转换器存在缺陷。
[0020] 与现有超声波热量表信号转换器实流校验装置相比，本发明具有如下优点及效 果：
[0021] 本发明公开的超声波热量表信号转换器的校验装置在校验过程中无需使用管道、 容器、调节阀、热源等控制流体流量和温度的装置。校验量程可以通过上位机程序在一定范 围内进行设置，适合各种口径超声波热量表信号转换器的干校验。本发明为超声波热量表 信号转换器的性能校验和质量检验提供了一种新方法，可以给超声波热量表的实流检定工 作提供有效辅助，提升实流检定的效率，有助于在产品设计时对超声波热量表信号转换器 进行功能验证和测试，便于实现超声波热量表信号转换器在维护或维修时进行缺陷的快速 检验和测试。
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例的校验装置原理框图。
[0023]图2为本发明实施例的校验装置内部结构图。
[0024]图3为本发明实施例的超声波激励信号衰减器电路图。
[0025]图4为本发明实施例的超声波回波信号射极跟随器电路图。
[0026]图5为本发明实施例的上位机软件操作界面图。
[0027]图6为本发明实施例的工作流程图。
[0028] 图7为本发明实施例的流量模拟模块逻辑门阵列工作流程图。
[0029] 图8为本发明实施例的流量模拟顺逆流波形模拟时序图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合【附图说明】本发明的【具体实施方式】，但本发明的实施方式不限于此。
[0031]如图1所示，一种超声波热量表信号转换器的校验装置，应用于校验和测试超声波 热量表信号转换器的性能，包括了流量模拟模块1、温差模拟模块2、微处理器3和上位机4; 所述流量模拟模块1与待测超声波热量表信号转换器5的超声波信号发射和接收引脚相连， 并通过通信接口与所述微处理器3连接，由所述微处理器3设置流量校验参数及控制流量校 验过程;所述温度模拟模块2与待测超声波热量表信号转换器5的入口温度和出口温度测量 引脚相连，并通过通信接口与所述微处理器3连接，由所述微处理器3设置温度校验参数及 控制温度校验过程;所述上位机4通过通讯接口与微处理器3相连，设置校验参数至微处理 器3，并通过微处理器3控制校验过程。
[0032]如图2所示，具有四个输入输出端口的顺逆流超声波信号切换开关由可控模拟切 换开关组合来实现。本实施例选用两个TS12A12511高速双向单刀单掷模拟开关101和102组 成顺逆流超声波信号切换开关。超声波热量表用于连接顺流和逆流超声波换能器的引脚分 别为顺流引脚F u和逆流引脚Fd。两个开关101和102的常闭（NC)端口 Su。和Sd。定义为端口组 Ριη，分别连接顺流引脚Fu和逆流引脚Fd;两个开关的公共（COM)端口 和Sr定义为端口组 Pcmt，分别连接超声波激励信号电平转换模块103的输入引脚Fei和超声波回波信号电平转换 模块104的输出引脚F r。。为了使实现这两组端口中某一组的任意一个端口能与另一组的任 意一个端口唯一连通，两个开关的常开(N0)端口 Su。和Sd。分别连接到常闭(NC)端口 Sd。和Su。。 这样，当流量模拟模块1需要模拟顺流飞行时间时，即顺流引脚Fu发射超声波激励脉冲，逆 流引脚Fd接收回波信号，FPGA部件105的开关控制引脚LsdPL s2可使开关101保持常开，使开 关102保持常闭。这样，顺流引脚Fu与输入引脚F el连接，逆流引脚Fd与输出引脚Fr。相连。当流 量模拟模块1需要模拟逆流飞行时间时，即顺流引脚F u接收回波信号，逆流引脚Fd发射超声 波激励脉冲，FPGA部件105的开关控制引脚Lsl和L s2可使开关101保持常闭，使开关102保持 常开。这样，顺流引脚Fu与输出引脚F r。连接，逆流引脚Fd与输入引脚Fel相连。
[0033]超声波信号电平转换模块103负责控制由超声波热量表输入的超声波激励脉冲幅 值，采用高速运放LMH6642构成了一个同相信号衰减器，如图3所示。输入信号为信号切换开 关101的公共(COM)端口 Se，输出信号连接到FPGA部件105的Le引脚。电位器R1的阻值可手动 调节使输出信号F e。的最高电平衰减到后续器件能承受的电压范围，例如3.3V或1.8V。
[0034]超声波回波信号电平转换模块104负责控制由校验装置输出的超声波回波信号幅 值。由于采用数字器件实现回波信号的输出，无需对信号幅值进行放大处理。本实例中采用 了高速运放LMH6642构成一个信号跟随器，如图4所示。输入信号F ri为FPGA部件105输出的回 波脉冲信号，输出信号Fr。连接到信号切换开关102的公共(COM)端口 Sr。
[0035]为了提高系统的集成度，降低系统设计难度，本实施例采用了一块Altera公司的 片上系统（SOC)FPGA芯片6,具有ARM Cortex-A9硬核处理器系统(HPS)和Cyclone V系列的 现场逻辑可编程部件。这样，微处理器3和流量模拟模块1所需的FPGA部件105可集成在芯片 6中。Cyclone V系列FPGA部件105具有大量的逻辑单元和逻辑阵列块，采用硬件描述语言 VerilogHDL搭建逻辑门电路实现超声波信号飞行时间的模拟，所包括的功能有检测输入到 U引脚上的超声波激励信号、模拟顺流和逆流飞行时间、从引脚L r输出回波信号。其时钟频 率经过PLL倍频可以达到800MHz，模拟飞行时间的分辨率为1.25ns，满足模拟超声波飞行时 间的分辨率要求。另外，FPGA部件105的输出引脚L sl和Ls2可在顺流和逆流状态下控制两个 单刀双掷开关101和102在常开和常闭状态进行切换。FPGA部件105的输入引脚U与超声波 信号电平转换模块103的输出引脚。连接，输出引脚Lr与超声波回波信号电平转换模块104 的输入引脚Fri连接。这样，片上系统（SOC)FPGA芯片6内部的FPGA部件105、顺逆流超声波信 号切换开关101和102、超声波信号电平转换模块103和超声波回波信号电平转换模块104构 成了流量模拟模块1。
[0036] 该片上系统（SOC)FPGA芯片6具有一个硬核处理器系统3,包含了一个双核 C〇rteXA9嵌入式微处理器及相关外设，实现了本发明所要求的微处理器功能。流量模拟所 需的参数，包括顺流飞行时间t u、逆流飞行时间td以及流量模拟过程的控制信号是通过芯片 内部的并行总线Ldl~L dl6和其他控制线，如启动信号START、复位信号RST等，从硬核处理器 系统(HPS)3设置到FPGA部件105中。
[0037]