全数字式超声波流量测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种全数字式超声波流量测量装置，包括数字处理器、高速模数转换器、高速数模转换器、低通滤波器、功率放大器、切换开关及分别设置于管道测量段两端的第一压电换能器与第二压电换能器；所述数字处理器连接所述切换开关；所述切换开关包括第一开关电路及第二开关电路；所述第一压电换能器与第二压电换能器分别连接所述第一开关电路及第二开关电路；所述第一开关电路、高速模数转换器、数字处理器、高速数模转换器、低通滤波器、功率放大器及第二开关电路依次电性连接；有益效果为：使用上述方案的全数字式超声波流量测量装置，可以根据实际情况自动选择合适的测量方式，实现多种方式混合测量，大大提高流量测量精度和量程。
【专利说明】
全数字式超声波流量测量装置
技术领域
[0001 ]本实用新型具体涉及全数字式超声波流量测量装置。
【背景技术】
[0002]现有技术对管网流量测量通常使用超声波流量计，超声波流量计通过设置在测量端两端的振子发射和接收超声波，超声波在两端中间传播与流体的流速线性叠加，超声波顺流传播速度要加上流体的速度，超声波逆流传播速度要减去流体的速度，超声波逆流传播时间要长于顺流传播时间，通过测量超声波逆流与顺流传播的时间差计算出流体的速度，从而推算出流体的流量超声波探头;在制造中无法达到特性一致，测量过程中会出现数值误差。
[0003]综上所述，目前已有的超声波流量测量中，采用模拟办法测量，往往基于一原理(比如时差，相差，频移)，精度和量程难以进一步提高。
【发明内容】
[0004]本实用新型为解决现有技术问题而提供一种新型的全数字式超声波流量测量装置。
[0005]本实用新型的技术方案如下:全数字式超声波流量测量装置，包括数字处理器、高速模数转换器、高速数模转换器、低通滤波器、功率放大器、切换开关及分别设置于管道测量段两端的第一压电换能器与第二压电换能器;所述数字处理器电性连接所述切换开关；所述切换开关包括第一开关电路及第二开关电路;所述第一压电换能器与第二压电换能器分别对应电性连接所述第一开关电路及第二开关电路;所述第一开关电路、高速模数转换器、数字处理器、高速数模转换器、低通滤波器、功率放大器及第二开关电路依次电性连接。
[0006]优选方案，所述数字处理器包括流量运算单元，所述流量运算单元包括时间差采集模块、顺流传播时间采集模块及逆流传播时间采集模块。
[0007]优选方案，所述数字处理器连接有温度检测单元，所述温度检测单元包括压第一压电换能器与第二压电换能器，温度检测单元通过测定第一压电换能器与第二压电换能器的声波频率来进行温度检测。
[0008]优选方案，所述数字处理器还包括压力检测模块及热量计算模块，所述热量计算模块根据由流量运算单元计算出的被测定流体的流量值、温度检测单元求出的温度以及压力检测部检测出的被测定流体的压力值来计算被测定流体的热量值。
[0009]本实用新型的有益效果为:使用上述方案的全数字式超声波流量测量装置，采用全数字办法进行测量，可以根据实际情况自动选择合适的测量方式，实现多种方式混合测量，通过数字处理分析技术，大大提高流量测量精度和量程。
[0010]【【附图说明】】
[0011]图1为本实用新型结构示意图。
[0012]【【具体实施方式】】
[0013]以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。
[0014]如图1所示，本实用新型的全数字式超声波流量测量装置，包括数字处理器5、高速模数转换器4、高速数模转换器6、低通滤波器7、功率放大器8、切换开关3及分别设置于管道测量段两端的第一压电换能器I与第二压电换能器2;所述数字处理器5电性连接所述切换开关3;所述切换开关3包括第一开关电路及第二开关电路;所述第一压电换能器I与第二压电换能器2分别对应电性连接所述第一开关电路及第二开关电路;所述第一开关电路、高速模数转换器4、数字处理器5、高速数模转换器6、低通滤波器7、功率放大器8及第二开关电路依次电性连接。
[0015]第一压电换能器I与第二压电换能器2采用收发通用的换能器，通过数字处理器5控制切换开关3可以交替切换第一压电换能器I与第二压电换能器2的接收还是发送;通过切换模式，抵消矫正一些比如换能器安装位置偏差，器件不一致等带来的误差。
[0016]所述数字处理器5包括流量运算单元，所述流量运算单元包括时间差采集模块、顺流传播时间采集模块及逆流传播时间采集模块。
[0017]所述数字处理器5连接有温度检测单元，所述温度检测单元包括第一压电换能器I与第二压电换能器2，温度检测单元通过测定第一压电换能器I与第二压电换能器2的声波频率来进行温度检测。
[0018]所述数字处理器5还包括压力检测模块及热量计算模块，所述热量计算模块根据由流量运算单元计算出的被测定流体的流量值、温度检测单元求出的温度以及压力检测部检测出的被测定流体的压力值来计算被测定流体的热量值。
[0019]数字处理器5，直接通过高速数字模拟转换合成驱动信号，放大后驱动超声波换能器，向流体发送测量超声波，接收端换能器接收到信号后，直接高速模数转换器4转换送入数字处理器5 ο数字处理器5运用数字处理算法对信号进行分析，计算流速并累计流量。因为实现了全数字式，数字处理器5可以在不同的测量端不同的范围自适应控制驱动型号的频率波形相位，并使用一种或多种计算方法进行流量分析计算。
[0020]系统以数字处理器5为中心，数字处理器5产生数字驱动信号，经高速模数转换器4转换成模拟信号，经滤波后滤去高频采样频谱形成连续的模拟信号，再经放大，驱动第一压电换能器I产生超声波，对流体进行测量，超声波在流体中传播，受流体运动影响，产生频移相移延时等物理效应，第二压电换能器2接收到超声波后，进行高速高精度模拟数字转换送入数字处理器5，数字处理器5使用数字算法计算出频移相移延时等参数，再进一步计算矫正出流速。不同的流速不同的超声波频率下对于频移相移延时等物理效应不一样，数字处理器5综合比较采用最合适的方式和频率进行测量计算，甚至采用双频多频混合测量，两种多种测量方式相互矫正。
[0021]本实用新型的有益效果为:使用上述方案的全数字式超声波流量测量装置，采用全数字办法进行测量，可以根据实际情况自动选择合适的测量方式，实现多种方式混合测量，通过数字处理分析技术，大大提高精度和量程。
【主权项】
1.全数字式超声波流量测量装置，其特征在于，包括数 字处理器、高速模数转换器、高速数模转换器、低通滤波器、功率放大器、切换开关及分别设置于管道测量段两端的第一压电换能器与第二压电换能器;所述数字处理器电性连接所述切换开关;所述切换开关包括第一开关电路及第二开关电路;所述第一压电换能器与第二压电换能器分别对应电性连接所述第一开关电路及第二开关电路;所述第一开关电路、高速模数转换器、数字处理器、高速数模转换器、低通滤波器、功率放大器及第二开关电路依次电性连接。2.根据权利要求1所述的全数字式超声波流量测量装置，其特征在于，所述数字处理器包括流量运算单元，所述流量运算单元包括时间差采集模块、顺流传播时间采集模块及逆流传播时间采集模块。3.根据权利要求1所述的全数字式超声波流量测量装置，其特征在于，所述数字处理器连接有温度检测单元，所述温度检测单元包括第一压电换能器与第二压电换能器，温度检测单元通过测定第一压电换能器与第二压电换能器的声波频率来进行温度检测。4.根据权利要求2或3所述的全数字式超声波流量测量装置，其特征在于，所述数字处理器还包括压力检测模块及热量计算模块，所述热量计算模块根据由流量运算单元计算出的被测定流体的流量值、温度检测单元求出的温度以及压力检测部检测出的被测定流体的压力值来计算被测定流体的热量值。
【文档编号】G01F1/66GK205642484SQ201620215430
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】李冲, 刘清波, 张卫红, 李怡凡, 李先奎
【申请人】深圳市兴源智能仪表股份有限公司