[实用新型]一种超声波流量检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于检测领域，涉及一种超声波流量检测装置，特别涉及一种高精度的流体流量超声波检装置。

背景技术

在冶金、石油、化工、电力等工业企业及城市供水、排水、环保部门都需对管道中流过的水、油、污水等流体进行准确计量。而传统检测方法和涡轮、涡街、孔板、电磁等种类流量检测装置或检测装置都需要将其传感部分安装在管道内，并配一段安装管，不仅不便于安装维修，而且会引起流体的压力损失、泄漏等问题，尤其对有毒、有腐蚀性、易爆及带放射性介质流体的测量显得很不适应。因此，大力发展能在管道外就可准确、可靠地测量管道中流量的超声波流量计势在必行。

超声波流量测量技术是一种利用超声波信号在流体中传播时所载流体的流速信息来测量流体流量的测量技术，它具有非接触式测量、测量精度高、测量范围宽、安装维护方便等特点，特别适合用于临时管道流量、大口径管道流量以及危险性流体流量的测量。近几年以来，由于数字信号处理器(DSP)和超大规模集成电路技术的发展，以及以基于DSP为核心的超声波流量计来广泛取代国内单片机为核心的超声波流量计，从而利用数字信号处理的一些技术来改善了产品的测量精度。随着高速数字信号的处理技术与微处理器技术的迅速发展，新型探头材料与工艺的研究，声道配置及流体动力学的研究，超声波流量测量技术取得了很大的进步，并且成为了一种重要的流量测量技术。

根据对信号检测的原理，目前超声波流量计大致可分为直接时差法、时差法、频差法、波束偏移法、多普勒法、空间滤波法及噪声法等类型，其中应用最广泛的是基于时差法的超声波流量计。但时差法一般用于大口径管道的流速测量，由于流速的方程中含有声速C，它受温度的影响较大，即C不是一个常数，从而影响了测量的准确度。

采用时差法时，一般测量传播时间都是以收到的第一个接收波作为计时开关信号的。从发射超声波脉冲起至接收到的第一个波为止的时间间隔内，由于接收门是一直敞开着的，因此，外界各种干扰信号都很容易侵入，从而影响测量的稳定性。而且在用相关法测量时差的过程中，由于干扰信号的侵入会增加相关运算量，从而降低装置的反应速度。

在超声波流量计中，对测量精度的要求是很高的。一般的流体测量中，在介质流速为1m/s，时差仅为几十个纳秒，要达到纳秒级的分辨率，现有检测方法是很难实现的。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的，在检测过程中对流速的计算中含有声速C，它受温度的影响较大，从而影响了测量的准确度；检测过程中接收门是一直敞开着，外界各种干扰信号都很容易侵入，从而影响测量的稳定性和在超声波流量检测中，对测量精度的要求很高，介质流速为1m/s，时差仅为几十个纳秒，要达到纳秒级的分辨率，现有检测方法无法实现的技术问题，本实用新型提供了一种超声波流量检测装置。

本实用新型解决现有技术中存在的技术问题，所采用的技术方案为，提供一种超声波流量检测装置，所述超声波流量检测装置包括装置控制部、电路部和辅助装置；所述装置控制部进一步包括：用于进行装置控制、数据存取及通信的单片机；用于进行信号滤波处理和相关运算的数字信号处理器；用于对超声波换能器进行时序控制和对单片机与数字信号处理器之间进行电平转换的现场可编程门阵列；所述电路部进一步包括：切换电路、自动增益控制电路、模拟/数字转换电路、数字/模拟转换电路；所述辅助装置进一步包括：存储部、输入构件、显示构件、电源和超声波换能器；其中，所述现场可编程门阵列分别与所述输入构件和所述超声波换能器连接，接受所述输入构件的输入指令并对所述超声波换能器进行时序控制；所述数字信号处理器与所述存储构件双向连接，进行数据信息的交换；所述可编程门阵列分别与所述单片机和所述数字信号处理器双向连接；所述单片机与所述显示装置连接，通过所述显示装置进行数据信息的显示。

根据本实用新型的一优选实施例：所述超声波换能器包括第一超声波换能器和第二超声波换能器，所述第一超声波换能器和所述第二超声波换能器在所述现场可编程门阵列控制下轮流工作在发射与接收状态。

根据本实用新型的一优选实施例：所述超声波流量检测系统采用多电源供电，包括第一电源、第二电源和第三电源。其中，所述第一电源为所述模拟电路部分供电、所述第二电源为所述数字电路部分供电，所述第三电源为所述功率放大电路部分供电。

根据本实用新型的一优选实施例所述第一电源和所述第三电源采用外接15v电压经稳压管1117获得10v及13v电压；所述第二电源采用DC-DC模块，获得+5v电压。