超声波流量计的流速模拟系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及超声波流量计测试领域，尤其涉及一种超声波流量计的流速模拟 系统。
【背景技术】
[0002] 由于超声波流量计不接触被测介质，测量准确度受介质温度和压力参数影响较 小等特点，使其得到广泛应用。
[0003] 申请人公司之前在超声波流量计研发过程中，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。因此在 此前的超声波流量计研发时，为得到流速的信息，须将超声波传感器安装在实际的管道 上，并通过一定流速的流体，才能验证相关超声波流量计脉冲收发电路是否正常，测量结 果是否线性等相关信息。在不具备管道和流体的情况下，这样的功能测试就不能进行。因 此有必要设计一种模拟超声波传感器收发波形的电路系统，使超声波流量计的参数验证 工作在没有实际管道和流体的情况下，也可以验证超声波脉冲收发电路是否正常，以及流 量计线性度是否在合理范围内。
【发明内容】
[0004] 本实用新型是针对现有技术的不足，提供了一种超声波流量计的流速模拟系统， 本系统可以有效地解决超声波流量计功能验证必须在具备管道和一定流速流体情况下才 能进行的弊端，使超声波流量计的功能验证在无管道流体的情况下也能实现，本实用新型 适用于在不需要实际管道流体的情况下，模拟超声波流量计的信号收发方式，实现流速的 模拟和线性度分析。
[0005] 本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种超声波流量计的流速模 拟系统，包括FPGA电路、触摸屏、DA转换器、输出控制电路、通道切换电路、信号阈值比较电 路以及两个换能器，所述FPGA电路分别与输出控制电路、通道切换电路连接，用于分别控 制输出控制电路、通道切换电路的接通或断开，所述FPGA电路通过RS485接口与触摸屏连 接，所述FPGA电路通过RS232接口与待测超声波流量计连接，所述待测超声波流量计用于 分别向两个换能器发出驱动信号，所述两个换能器用于分别接受待测超声波流量计的驱动 信号，并分别经通道切换电路传递给信号阈值比较电路，所述信号阈值比较电路用于将待 测超声波流量计驱动换能器的驱动电压与设定的阈值进行比较，输出启动信号给FPGA电 路，所述FPGA电路用于接收信号阈值比较电路的启动信号，产生定时时间，定时输出控制 信号，控制DA转换器输出超声波脉冲波形，并经输出控制电路分别传递给两个换能器。
[0006] 所述FPGA电路采用型号为EP4CE10的FPGA芯片。
[0007] 所述DA转换器采用型号为AD9760AR的数模转换器。
[0008] 所述输出控制电路采用型号为ADG1421的模拟开关芯片。
[0009] 所述信号阈值比较电路包括运放U12A、运放U14B以及若干电阻、电容，所述运放 U14B的同相输入端经第28个电阻R28与通道切换电路的输出端连接，运放U14B的反相输 入端分别与第26个电阻R26的一端、第27个电阻R27的一端、第53个电容C53的一端连 接，第26个电阻R26的另一端接地，第27个电阻R27的另一端、第53个电容C53的另一端 均与运放U14B的输出端连接，运放U14B的输出端经第29个电阻R29与运放U12A的同相输 入端连接，运放U12A的反相输入端分别与电阻RAl的一端、电阻RA2的一端连接，电阻RAl 的另一端接I. 2V电压，电阻RA2的另一端接地，所述运放U12A的输出端与FPGA电路连接。 [0010] 所述通道切换电路采用型号为ADG1421的模拟开关芯片。
[0011] 本实用新型采用上述技术方案的有益效果为：由于本实用新型的超声波流量计的 流速模拟系统，包括FPGA电路、触摸屏、DA转换器、输出控制电路、通道切换电路、信号阈 值比较电路以及两个换能器，所述FPGA电路分别与输出控制电路、通道切换电路连接，用 于分别控制输出控制电路、通道切换电路的接通或断开，所述FPGA电路通过RS485接口与 触摸屏连接，所述FPGA电路通过RS232接口与待测超声波流量计连接，所述待测超声波流 量计用于分别向两个换能器发出驱动信号，所述两个换能器用于分别接受待测超声波流量 计的驱动信号，并分别经通道切换电路传递给信号阈值比较电路，所述信号阈值比较电路 用于将待测超声波流量计驱动换能器的驱动电压与设定的阈值进行比较，输出启动信号给 FPGA电路，所述FPGA电路用于接收信号阈值比较电路的启动信号，产生定时时间，定时输 出控制信号，控制DA转换器输出超声波脉冲波形，并经输出控制电路分别传递给两个换能 器。本系统模拟超声波脉冲的收发电路以及超声波流量计参数设置系统，可以在没有管道 和流体的情况下，通过主要由触摸屏实现的参数设置系统和超声波脉冲收发模拟电路的 巧妙结合，也可以验证超声波流量计收发电路功能是否正常，线性度是否在合理范围。
[0012] 本系统可以有效地解决超声波流量计功能验证必须在具备管道和一定流速流体 情况下才能进行的弊端，使超声波流量计的功能验证在无管道流体的情况下也能实现。
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型的电路框图；
[0014] 图2为本实用新型的DA转换器、输出控制电路的电路图；
[0015] 图3为本实用新型的信号阈值比较电路、通道切换电路的电路图；
[0016] 图4为本实用新型的方法流程图；
[0017] 图5为差法测流速不意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
[0019] 参见图1至图5, 一种超声波流量计的流速模拟系统，包括FPGA电路、触摸屏、DA 转换器、输出控制电路、通道切换电路、信号阈值比较电路以及两个换能器，所述FPGA电路 分别与输出控制电路、通道切换电路连接，用于分别控制输出控制电路、通道切换电路的接 通或断开，所述FPGA电路通过RS485接口与触摸屏连接，所述FPGA电路通过RS232接口与 待测超声波流量计连接，所述待测超声波流量计用于分别向两个换能器发出驱动信号，所 述两个换能器用于分别接受待测超声波流量计的驱动信号，并分别经通道切换电路传递给 信号阈值比较电路，所述信号阈值比较电路用于将待测超声波流量计驱动换能器的驱动电 压与设定的阈值进行比较，输出启动信号给FPGA电路，所述FPGA电路用于接收信号阈值比 较电路的启动信号，产生定