基于m-bus总线的矿用超声流速传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器，包括控制器、时间数字转换器、上位机、发射换能器和接受换能器，所述发射换能器和接受换能器分别位于管道两侧，上位机、时间数字转换器均与控制器连接，发射换能器和接受换能器均与时间数字转换器连接，所述控制器通过M-BUS总线与上位机进行通信。本实用新型的有益效果是：所述控制器通过M-BUS总线与上位机进行通信，传输速度快，有效避免了井下其他信号的干扰，同时，上位机发送指令，控制器将数据发送给上位机，实现数据的实时显示，方便用户调用和信息查询，并对其进行远程操作，更加智能化且精度高。
【专利说明】
基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器
技术领域
[0001]本实用新型涉及信息处理技术领域，尤其是一种基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器。
【背景技术】
[0002]目前，超声流速传感器多数是用噪声法、相关法和波束偏移法。噪声法的工作原理是根据管道内流体流速与流动时产生的噪声关系，再通过检测流体流动时的噪声最终得出流体流速以及流量信息，这种方法测量误差比较大，准确度较低。相关法是利用传感器检测到管道内流动的流体以一定的速度产生的扰动，利用电子电路技术测量出流体的流速以及流量信息，但是它设计线路比较复杂，价格较高，不利于推广。波束偏移法是声波波束随着流体速度的改变会对传播方向上造成一定的偏移，通过所测得的偏移量计算出相对应的流体流速值，适用于高速的流体，对于低速流体，灵敏度不高，误差也比较大。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案:
[0005]基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器，包括控制器、时间数字转换器、上位机、发射换能器和接受换能器，所述发射换能器和接受换能器分别位于管道两侧，上位机、时间数字转换器均与控制器连接，发射换能器和接受换能器均与时间数字转换器连接，所述控制器通过M-BUS总线与上位机进行通信。
[0006]优选的，所述基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器还包括收发换能器切换电路，且发射换能器和接受换能器均与收发换能器切换电路连接，收发换能器切换电路与时间数字转换器连接。
[0007]进一步优选的，所述基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器还包括驱动电路和信号处理电路，所述驱动电路输入端和输出端分别与时间数字转换器连接，所述信号处理电路的输入端和输出端分别与收发换能器切换电路连接。
[0008]优选的，所述时间数字转换器采用TDC-GP22芯片。
[0009]进一步优选的，所述时间数字转换器通过四线SPI接口与控制器进行通信。
[0010]优选的，所述控制器采用32位ARM处理器。
[0011]进一步优选的，所述基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器还包括LCD显示模块和输入模块，LCD显示模块、输入模块均与控制器连接。通过设置LCD显示模块，可将流速数值、管道的直径，长度进行实时显示;通过设置输入模块，可以通过输入模块实现整个系统的开启或者关闭。
[0012]进一步优选的，所述输入模块为键盘。通过使用键盘，可以将超声波流速数值进行实时显示，且使用者可通过按键进行控制器的开启后者关闭。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[0014]1.所述时间数字转换器采用TDC-GP22芯片，可以精确地测量低速流体逆流和顺流时间，误差非常小，同时，控制器采用32位ARM处理器，运行速度快；
[0015]2.所述控制器通过M-BUS总线与上位机进行通信，传输速度快，有效避免了井下其他信号的干扰，同时，上位机发送指令，控制器将数据发送给上位机，实现数据的实时显示，方便用户调用和信息查询，并对其进行远程操作，更加智能化，数据传输的精度较高。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的结构不意图；
[0017]图2是本实用新型中控制器与传感器的模块示意图；
[0018]其中，1.发射换能器，2.管道，3.接收换能器，4.时间数字转换器，5.控制器，6.上位机，7.M-BUS总线。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0020]如图1和图2所示，基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器，包括控制器5、时间数字转换器4、上位机6、发射换能器I和接受换能器3，所述发射换能器I和接受换能器3分别位于管道2两侧，上位机6、时间数字转换器4均与控制器5连接，发射换能器I和接受换能器3均与时间数字转换器4连接;控制器通过M-BUS总线7与上位机进行通信，传输速度快，有效的避免了井下其他信号的干扰。
[0021 ]优选的，所述基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器还包括收发换能器切换电路，且发射换能器I和接受换能器3均与收发换能器切换电路连接，收发换能器切换电路与时间数字转换器4连接。通过收发换能器切换电路10将发射换能器I和接受换能器3进行切换，利用同样的方法得到声波逆流传播时所用时间，利用时间数字转换器4计算出声波顺流和逆流传播的差值，获取超声波流速，并传输至控制器。
[0022]进一步优选的，所述基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器还包括驱动电路和信号处理电路，所述驱动电路输入端和输出端分别与时间数字转换器4连接，所述信号处理电路的输入端和输出端分别与收发换能器切换电路连接。
[0023]优选的，所述时间数字转换器4采用TDC-GP22芯片。通过采用TDC-GP22芯片，可以精确地测量流体逆流和顺流时间，误差非常小。
[0024]进一步优选的，所述时间数字转换器4通过四线SPI接口与控制器进行通信。
[0025]优选的，所述控制器5采用32位ARM处理器。
[0026]进一步优选的，所述基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器还包括LCD显示模块和输入模块，LCD显示模块、输入模块均与控制器5连接。通过设置LCD显示模块，可将流速数值、管道的直径，长度进行实时显示;通过设置输入模块，用户可以通过输入模块实现整个系统的开启或者关闭。
[0027]优选的，所述输入模块为键盘。用户通过键盘控制控制器5对超声波流速数值进行实时显示，且使用者可通过按键进行控制器的开启后者关闭。
[0028]本实用新型工作过程如下:
[0029]时间数字转换器4产生方波信号并传输至发射换能器2，所述控制器5控制发射换能器2产生超声波信号，接受换能器3接收超声波信号，所述超声波信号由发射换能器至接受换能器3的传输时间为超声波顺流时间，并反馈至时间数字转换器4，所述超声波信号由接受换能器3至时间数字转换器4的传输时间为超声波逆流时间，时间数字转换器4计算超声波顺流时间和逆流时间的差值，时间数字转换器4将所述差值传输至控制器5，控制器5根据差值计算超声波流速，同时，上位机发送控制指令，控制器5接收上位机的控制指令，并通过LCD显示模块对超声波流速数值进行显示，用户通过LCD显示模块可获取超声波流速信息。
[0030]控制器通过M-BUS总线与上位机进行通信。通过M-BUS总线进行通信，传输速度快，有效避免了外部信号的干扰，提高了数据传输的可靠性。
[0031]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【主权项】
1.基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器，其特征是，包括控制器、时间数字转换器、上位机、发射换能器和接受换能器，所述发射换能器和接受换能器分别位于管道两侧，上位机、时间数字转换器均与控制器连接，发射换能器和接受换能器均与时间数字转换器连接，所述控制器通过M-BUS总线与上位机进行通信。2.如权利要求1所述的基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器，其特征是，所述基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器还包括收发换能器切换电路，且发射换能器和接受换能器均与收发换能器切换电路连接，收发换能器切换电路与时间数字转换器连接。3.如权利要求2所述的基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器，其特征是，所述基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器还包括驱动电路和信号处理电路，所述驱动电路输入端和输出端分别与时间数字转换器连接，所述信号处理电路的输入端和输出端分别与收发换能器切换电路连接。4.如权利要求1所述的基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器，其特征是，所述时间数字转换器采用TDC-GP22芯片。5.如权利要求4所述的基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器，其特征是，所述时间数字转换器通过四线SPI接口与控制器进行通信。6.如权利要求1所述的基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器，其特征是，所述控制器采用32位ARM处理器。7.如权利要求6所述的基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器，其特征是，所述基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器还包括IXD显示模块和输入模块，IXD显示模块、输入模块均与控制器连接。8.如权利要求7所述的基于M-BUS总线的矿用超声流速传感器，其特征是，所述输入模块为键盘。
【文档编号】G01P5/24GK205450023SQ201620278858
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】徐乐年, 陆恒, 巩建福, 吕恒琪, 罗衍鑫, 张森
【申请人】青岛海诚自动化设备有限公司