一種高精度超聲波氣體流量計的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及測試技術領域，特別涉及一種高精度超聲波氣體流量計。
【背景技術】
[0002] 根據超聲波時差法原理，當氣體流動與超聲波傳播順方向時，超聲波傳播速度隨 氣體流動速度增加而增大；當氣體流動與超聲波傳播逆方向時，超聲波傳播速度隨氣體流 動速度增加而減小。超聲波在氣體順流、逆流中傳播時間不同，從而通過時間差來計算流 速，進而求得氣體流量。
[0003] 現有技術方案，在被測氣體中放置一對超聲波發射/接收換能器，分別在順流和 逆流方向發射超聲波脈沖，測量其傳播時間-和、。其流速計算公式為： ·?
[0004] 采用單聲道的超聲波換能器，這樣測得氣體流速存在較大誤差，并且接收超聲波 回波信號沒有進行多級放大，不能測出準確的傳播時間。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型提出了一種高精度超聲波氣體流量計，采用超聲波傳播時間差原理來 測量，無接觸式測量，對被測氣體無阻力，無損害，超聲波回波信號放大50000倍，同時將超 聲波回波信號轉換為方波，測量精度較現有手段提高數倍。
[0006] 本實用新型的技術方案是這樣實現的：
[0007] -種高精度超聲波氣體流量計，設置成X型，其中，第一超聲波換能器和第二超聲 波換能器為一組，第三超聲波換能器和第四超聲波換能器為一組；
[0008] 第一超聲波換能器、第二超聲波換能器、第三超聲波換能器和第四超聲波換能器 連接到四選一電子開關的輸入端，經過四選一電子開關選擇，輸出信號依次經過放大電路、 濾波電路、整形電路后變換為方波信號，測量時間電路測量所述超聲波換能器發射高壓脈 沖信號的方波與接收到超聲波的方波信號之間的時間。
[0009] 可選地，所述超聲波換能器為收發一體結構，包括超聲波信號源和超聲波傳感 器；
[0010] 超聲波信號源輸出高壓脈沖信號，該高壓脈沖信號周期是超聲波傳感器的共振頻 率，依次發射5個高壓脈沖信號驅動超聲波傳感器，接收端的超聲波傳感器探頭接收到超 聲波信號后，將超聲波信號轉換為電信號。
[0011] 可選地，所述超聲波信號源包括高壓脈沖發生電路、升壓電路、隔離電路，隔離電 路輸出端連接所述超聲波傳感器探頭，超聲波傳感器探頭連接差分放大電路，輸出正弦波 信號。
[0012] 可選地，所述放大電路為兩級放大電路。
[0013]可選地，所述濾波電路對放大電路放大后的信號進行帶通濾波，消除低頻和高頻 噪聲。
[0014] 可選地，所述整形電路包括絕對值變換電路、峰值保持電路和回波積分比較器電 路。
[0015] 可選地，將回波負半軸的信號經絕對值變換電路進行絕對值變換，得到兩倍于原 回波頻率值的頻率。
[0016] 可選地，所述峰值保持電路采用二極管峰值保持電路。
[0017] 可選地，所述峰值保持電路采用高速檢波二極管IN60,后面經過阻容低通濾波器 濾除尚頻噪聲?目號。
[0018] 可選地，所述回波積分比較器電路將前端模擬處理電路處理后的回波包絡送入積 分電路，積分電路將包絡信號轉換為方波信號，該方波信號送入高速比較器后得到更加陡 峭的方波信號，送入測量時間電路。
[0019] 本實用新型的有益效果是：
[0020] (1)采用超聲波傳播時間差原理來測量，無接觸式測量，對被測氣體無阻力，無損 害；
[0021] (2)將超聲波回波信號轉換為方波，測量精度較現有手段提高數倍。
【附圖說明】
[0022] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提 下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0023] 圖1為本實用新型高精度超聲波氣體流量計的整體結構圖；
[0024] 圖2為本實用新型高精度超聲波氣體流量計的控制框圖；
[0025] 圖3為本實用新型高精度超聲波氣體流量計的超聲波換能器控制框圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0027] 現有技術中采用單聲道的超聲波換能器，測得氣體流速存在較大誤差，并且接收 超聲波回波信號沒有進行多級放大，不能測出準確的傳播時間。
[0028] 本實用新型提出了一種高精度超聲波氣體流量計，采用多對超聲波換能器，設置 成X型，通過測量超聲波發射和接收時間，就可以測量氣體多個方向的流速，對氣體多個流 速求算術平均值，即測得氣體流速。
[0029] 下面結合附圖對本實用新型的高精度超聲波氣體流量計進行詳細說明。
[0030] 如圖1所示，本實用新型的高精度超聲波氣體流量計包括兩組超聲波換能器，設 置成X型，其中，第一超聲波換能器1和第二超聲波換能器2為一組，彼此相對，第三超聲波 換能器3和第四超聲波換能器4為一組，彼此相對。
[0031] 本實用新型的第一超聲波換能器1、第二超聲波換能器2、第三超聲波換能器3和 第四超聲波換能器4均為收發一體結構，實現每組內部之間互發互收，例如，如果第一超聲 波換能器1為發送端，那么第二超聲波換能器2為接收端，如果第二超聲波換能器2為發送 端，那么第一超聲波換能器1為接收端。
[0032] 如圖2所示，本實用新型高精度超聲波氣體流量計中，第一超聲波換能器1、第二 超聲波換能器2、第三超聲波換能器3和第四超聲波換能器4連接到四選一電子開關5的輸 入端，經過四選一電子開關5選擇，輸出信號依次經過放大電路6、濾波電路7、整形電路8 后變換為方波信號，測量時間電路9測量出上述超聲波換能器發射高壓脈沖信號的方波與 接收到超聲波的方波信號之間的時間差。
[0033] 本實用新型的超聲波換能器為收發一體結構，包括超聲波信號源和超聲波傳感 器。超聲波信號源產生驅動超聲波傳感器發射超聲波信號的高壓脈沖信號，該高壓脈沖信 號周期是超聲波傳感器的共振頻率，依次發射5個高壓脈沖信號驅動超聲波傳感器，接收 端的超聲波傳感器探頭接收到超聲波信號后，將超聲波