专利名称：超声波数字化微压差计的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工业超声检测中的一种检测仪。
目前常用的微压差计有补偿式微压差计，电容式微压差计。补偿式微压差计在实际测量中既费时，测量的精度又低。电容式微压差计通过测量压差引起的电容量变化来测量压差，是一种间接测量，其量程小，标定麻烦，并且不能在现场随时标定。
本实用新型提供了一种在现场即可自行连续标定，又能连续、精确测量压差，数字显示的超声波数字化微压差计。
本实用新型由计算机、单片机(包括发射电路，放大电器，过零电平检测电路，或门、计时门、晶振时标、R0M、CPU)及新式探头组成，这种新式探头主要由二个测试管和一个标准管组成，管内灌有温度为室温的蒸馏水，测管的上端与被测气体连通，测管和标准管的下部互相连通，在测试管和标准管的底部各安装一片压电晶片，用超声波测量两测试管内液柱的高度时差后用长度精确已知的标准管中的声时换算出被测气体的水压力高度差。测量灵敏度达0.1μ，在0-120mm高的压差测量范围里测量精度达±0.03％。
本实用新型的特点是采用由测试管和标准管构成的超声探头，利用超声技术直接测量在测量管中由于压差引起的液柱高度差，测量灵敏度达0.1μ，整个测量是连续自动并自我标定后数字显示，测量结果由计算机以图表和数字形式直观，精确地显示并可储存，进一步计算或打印，测量精度高。
附图是本实用新型实施例，其中
图1本实用新型工作原理图图2探头结构图。
图3为发射电路图。
结合附图对本实用新型作进一步的描述。
图1、单片机主体3，分别与发射电路41，42，42一端和过零电平检测电路61，62，62的一端连接。发射电路41，42，42的另一端与放大器51，52，52的一端以及压电晶片101，102，102连接，放大器51，52，53的输出端与过零电平检测电路61，62，63的一端连接，过零电平检测电路61，62，63的另一端与或门7连接，计时门8一端与晶振时标9连接，另一端与单片机主体3连接。计算机2与单片机主体3和显示屏1连接。
图2、测管14，17的上端用上固定板13连接固定，盖板12通过螺钉固定在上固定板13上，通气孔11固定在盖板12的中部。中固定板18套在测管14、17的中部，标准管15的上部，将测量管和标准管分隔固定。在标准管15内的上端置有反射板16，锤心20固定在下固定板21上，重锤19通过锤链27吊在上固定板13下。测量管14，17，标准管15的下端嵌装胶结在下固定板21内凹缘上，在下固定板21的底端置有一块玻璃板23，与下固定板21密封胶合在一起，玻璃板23与测管14，17，标准管15间的下部有个连通道。玻璃板23和反射板16的距离用阿培比长仪精确量度，误差小于1μ，整个长度＞100mm，所以精度达10-5。下固定板21，高频插座板22，底盘25三者用螺栓连结固定。在玻璃板23的下端面，对准测管14、17、标准管15的中心处置有压电晶片101、102、103，压电晶片102、102、103与固定在高频插座板22上的高频插座24连接。在底盘25上设有3个调节平衡螺丝26。
在正式测量前先卸下两个测试管的进气口盖，将内存的液体全部倒掉，再加入与室温，探头温度相同的蒸馏水。然后盖紧一个进气口，把探头斜置到使标准管15内的气体全部排完为止。放正后根据测管14、17和标准管15内水的情况，在测管内再倒入或抽出一些水，使测管14、17内的水和标准管15内的水大致相平，最后把另一个进气口也盖紧，并调整底盘下的三个调节平衡螺丝26到重锤19与锤心20对准，压电晶片101、102、103与测管14、17，标准管15内的液面平行。启动单片机主体3，巡回检测测管14、17，标准管15的声时，单片机主体3轮流触发发射电路41、42、43向压电晶片101、102、103发射高压电脉冲，激发一声波传到测管14，17内的液面和标准管15内的反射板16后被反射回来，经放大器51、52、53放大后由过零电平检测电路61、62、63检出第一和第二次回波到达的瞬刻，产生由第一回波到达瞬刻到第二回波到达瞬刻的正方波，这一正方波经或门7，传给控制门8，控制门8让高频晶振时标9在正方波的期间通过，单片机主体3计数通过的时标个数测得声时。经多次测定后单片机3右下方的第8位数字加上一个小数点，这点提示在零压差时的声时差测量次数已够了，也已储存了，如继续校正，储有的零压差时的声时差也会更新。零压差时声时差为10-20ns(显示100-200)。零压差时的声时测定后，即可接上被测压力开始正式测量，此时直接显示测管14、17液柱的水高度差，在算高度差时已将零压差时的时差自动扣掉并用长度精确已知的标准管内的声时作了标定。在实时测量过程中，单片机主体3不间断地把所测数据传送给计算机2根据用户要求可进一步计算、储存、并在屏幕1上直观地显示、或者打印输出。
图3单片机主体3传来的触发发射信号启动发射单稳28，产生一个宽度为晶片共振频率的方波驱动发射功放管G1导通，通过电容C1激励压片晶片产生一个声波脉冲，这一声波在测管和标准管的液柱中传播被液气界面和反射板，反射回来，又在晶片10上激发一对应于回波声信号的电讯号。发射电脉冲和回波信号通过电容C2，限幅电阻R2传给放大器5，对于幅度很小的接收回波，限幅二极管G2、G3相当于开路。对于发射信号，G2、G3在二端电压超过0.7V时导通保证放大器输入端信号小于0.7V不致损坏，超过0.7V的部分都降在限幅电阻R2上。
权利要求超声波数字化微压差计包括探头、显示屏(1)、计算机(2)、单片机主体(3)，发射电路(41)(42)(43)，放大电路(52)(53)过零电平检测电路(61)(62)(63)，或门(7)，计时门(8)，高频晶振时标(9)，其特征在于探头由测管(14)、(17)、标准管(15)、盖板(12)，上固定板(13)，中固定板(18)，下固定板(21)，高频插座板(22)，玻璃板(23)，高频插座(24)，压电晶片(101)、(102)、102)，底盘(25)，调节平衡螺丝(26)构成。
2.根据权利要求1所述的微压差计，其特征在于发射路由发射单稳(28)，电阻R1、R2、电容C1、C2，三极管G1，二极管G2、G3构成。
专利摘要超声波数字化微压差计，采用由二个测管和一个标准管，和压电晶片构成的三通式探头，用超声方法来测量由被测气体压差引起二个测管内液柱高度差，用标准管的声时和长度，由计算机计算出被测气体的压差，本实用新型结构简单，操作方便，能在现场连续自动测量，标定并数字显示，计算机以图表和数字形式直观，精确地显示压差变化的情况并可储存，进一步计算和打印。在0-120mm差的测量范围里，测量精度为±0.03％。
文档编号G01L13/04GK2247804SQ95244799
公开日1997年2月19日 申请日期1995年9月29日 优先权日1995年9月29日
发明者朱士明, 卢杰, 梁军汀, 钱梦騄 申请人:同济大学