一种超声波水温测量装置的制作方法

本实用新型属于测量领域，特别涉及一种超声波水温测量装置。

背景技术：

传统水温测量一般采用电温度传感器进行自动化测量，但电子传感器灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化，使用寿命和使用环境均无法完全满足市场需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对现有问题，提供一种精度高、压力损失小、可靠性好的超声波水温测量装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种超声波水温测量装置，包括，超声波换能器：将接收到的电信号转换为超声波信号在待测水域发送或将接收到的超声波信号转化为电信号；传输控制模块：在处理单元的控制下，将信号驱动模块处理过的发送信号传输至超声波换能器，并将超声波换能器传输过来的信号传输至信号放大模块；信号驱动模块：将处理单元的发送信号转化为脉冲信号传输至传送控制模块；信号放大模块：将传输控制模块发送过来的接收信号进行放大处理后传输至处理单元；处理单元：用于产生发送信号和接收放大处理后的接收信号，进行水温计算，并生产控制信号控制传输控制模块将正确的信号传输至对应的超声波换能器；超声波换能器为偶数个，且成对进行使用。

每对超声波换能器工作时，处理单元向信号驱动模块发送电信号，并发送控制信号使传输控制模块将处理过的发送信号传输到发送信号的超声波换能器，超声波信号经待测水域后被成对的另一接收信号的超声波换能器接收，经信号放大模块处理后传输到处理单元接收；处理单元根据发送和接收电信号的周期时间差获得传播时间t1；处理单元再发送控制信号控制传输控制模块将信号在此对超声波换能器逆向发送，电信号逆向传输获得传播时间t2；每对超声波换能器够构成一个声道，测量两超声波换能器之间的水温。

通过公式

C＝1448.96+4.591T-5.304x 10^-2T²+2.374x 10^-4T³+1.340(S-35)+1.630 x 10^-2D+1.675x 10^-7D²–1.025x 10^-2T(S-35)–7.139x 10^-13TD³获得水域温度T。

其中，S为水域盐度；D为水域深度；C为超声波水域速度；

其中，L为同对超声波换能器之间距离。

进一步的，信号驱动模块包括：可控硅D1，处理单元的发送信号接收端经电阻R7连接至可控硅D1的控制端，可控硅D1的控制端通过电容C9接地，发送信号接收端通过电阻R9 接地；可控硅D1的负极接地，其正极依次通过电阻R5和电阻R4连接到电源VCC；电阻R4 和电阻R5的节点通过电容C7接地；可控硅D1的正极通过电容C8后作为信号输出端；信号输出端依次通过电阻R6和电阻R8接地。通过可控硅将电信号转化为超声波换能器使用的脉冲信号。

进一步的，信号放大模块包括：芯片IC1，芯片IC1使用CX20106A，其引脚1通过电容C3接地并作为信号输入端，其引脚2依次通过电阻R3、正向极性电容C4接地，其引脚 3通过正向极性电容C1接地，其引脚4接地，其引脚5通过电阻R1连接电源VCC，其引脚 6通过电容C2接地，其引脚7作为信号输出端并通过电阻R2连接到电源VCC，其引脚8连接电源VCC并分别通过正向极性电容C5和电容C6接地。通过CX2016A对接收到的信号进行放大整形后方便处理单元处理。

进一步的，超声波换能器与传输控制模块之间通过电缆连接。

进一步的，处理单元还连接有水温测量单元，通过直接测量水温，与超声波测量获得数据进行对比，对测量数据进行故障监控。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、水温测量精度高、在处理单元收发信号前进行处理方便超声波换能器远距离安装使用、可靠性好。

2、具有故障检测和诊断功能，防止水温测量错误。

附图说明

图1是本实用新型原理图；

图2是本实用新型信号驱动模块电路原理图；

图3是本实用新型信号放大模块电路原理图；

图4是本实用新型超声波换能器设置示意图；

图5是声速C的温度/速度公式图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

一种超声波水温测量装置，包括：

超声波换能器：将接收到的电信号转换为超声波信号在待测水域发送或将接收到的超声波信号转化为电信号；传输控制模块：在处理单元的控制下，将信号驱动模块处理过的发送信号传输至超声波换能器，并将对应超声波换能器传输过来的信号传输至信号放大模块；信号驱动模块：将处理单元的发送信号转化为脉冲信号传输至传送控制模块；信号放大模块：将传输控制模块发送过来的接收信号进行放大处理后传输至处理单元；处理单元：用于产生发送信号和接收放大处理后的接收信号，进行水温计算，并生产控制信号控制传输控制模块将正确的信号传输至对应的超声波换能器；超声波换能器为偶数个，且成对进行使用。处理单元可使用各种MCU建立的最小化系统，

信号驱动模块包括：可控硅D1，处理单元的发送信号接收端经电阻R7连接至可控硅 D1的控制端，可控硅D1的控制端通过电容C9接地，发送信号接收端通过电阻R9接地；可控硅D1的负极接地，其正极依次通过电阻R5和电阻R4连接到电源VCC；电阻R4和电阻 R5的节点通过电容C7接地；可控硅D1的正极通过电容C8后作为信号输出端；信号输出端依次通过电阻R6和电阻R8接地。

信号放大模块包括：芯片IC1，芯片IC1使用CX20106A，其引脚1通过电容C3接地并作为信号输入端，其引脚2依次通过电阻R3、正向极性电容C4接地，其引脚3通过正向极性电容C1接地，其引脚4接地，其引脚5通过电阻R1连接电源VCC，其引脚6通过电容 C2接地，其引脚7作为信号输出端并通过电阻R2连接到电源VCC，其引脚8连接电源VCC 并分别通过正向极性电容C5和电容C6接地。

超声波换能器与传输控制模块之间通过电缆连接。

处理单元还连接有水温测量单元；水温测量单元可采用DS18B20，其可直接将所测温度转化为数字信号供处理单元处理。