[发明专利]一种超声波流量计换能器驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动电路，尤其是涉及一种超声波流量计换能器驱动电路。

背景技术

时差法超声波流量计测量流量的原理是利用安装在管道或渠道的上下游对称位置相向交替的两个换能器收发超声波信号，在一个时刻，上游的换能器发射超声波信号，下游的换能器接收超声波信号；而在另外一个时刻，下游的换能器超声波信号，上游的换能器接收超声波信号，通过测量超声波在介质中的顺流或逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再结合管道或渠道的截面参数来间接测量流量。

时差法超声波流量计进行测量流量的关键是接收换能器能够接收到良好幅值的接收信号，以便于模数转换器（AD）进行采集，现有的设计方法始终关注接收电路设计方法，通过设计出更宽增益调节范围的接收电路，以调整接收信号的幅值，便于模数转换器（AD）进行采集处理。

由于现有的超声波流量计使用固定电压驱动超声波换能器，使得在很小管道或很窄渠道中进行流量测量时，接收换能器接收到的信号幅值很大，而在很大管道或很宽渠道进行流量测量时，接收换能器接收到的信号幅值又很小，这样对于同一个超声波流量计的接收电路来讲，需要设计出很宽的增益，以确保接收信号幅值很大和幅值很小两种情况下都能把接收信号调理到模数转换器（AD）所能够采集到的幅值范围之内。这样就提高了超声波流量计接收电路设计难度，导致该超声波流量计用于很小管道和超宽渠道流量测量时，由于需要调理的接收信号幅值范围过大，接收电路增益调节难以把接收信号调节到合理的幅值范围，导致无法满足流量测量要求。

本发明可以根据测量管径大小或渠道宽窄的不同，可以自动调节换能器的驱动电压，尽量保证接收信号的幅值在一定的范围之内，降低对接收电路增益的设计要求，使得同一个超声波流量计可以在不同管径或不同宽度的渠道中进行流量测量。同时本发明使用隔离变压器进行换能器的阻抗匹配，优化了超声波流量计的换能器驱动功率需求，在一定程度上降低了换能器对驱动电压的要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种超声波流量计换能器驱动电路，可以自动调节换能器的驱动电压，尽量保证接收信号的幅值在一定的范围之内，降低对接收电路增益的设计要求，使得同一个超声波流量计可以在不同管径或不同宽度的渠道中进行流量测量。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种超声波流量计换能器驱动电路，包括微控制器、BOOST升压电路、发射驱动电路，其特征在于，微控制器通过驱动电路和BOOST升压电路中的场效应管相连，根据超声波流量计测量管道大小或渠道宽窄，即换能器的安装距离控制BOOST升压电路输出电压大小，同时微控制器把BOOST升压电路的输出电压通过发射驱动电路发送给超声波换能器。

微控制器通过驱动电路和BOOST升压电路中的场效应管的栅极相连，BOOST升压电路的输出和发射驱动电路中的隔离变压器一次线圈的一个引脚相连，隔离变压器一次线圈的另一个引脚和发射驱动电路中的场效应管漏极相连，微控制器通过驱动电路与场效应管的栅极相连接，场效应管的源极接地，隔离变压器的二次线圈和超声波换能器相连。

本发明的有益效果在于，可以自动调节换能器的驱动电压，尽量保证接收信号的幅值在一定的范围之内，降低对接收电路增益的设计要求，使得同一个超声波流量计可以在不同管径或不同宽度的渠道中进行流量测量。

附图说明

图1是本发明的总体结构图。

图2是可调升压电路原理图。

图3是发射驱动电路及隔离变压器电路图。

图4是发射驱动电路及隔离变压器工作流图。

具体实施方式

本发明所述的新型超声波流量计换能器驱动电路主要包括两个部分，第一部分为可调升压电路部分，该部分的功能是把电路中某个较低的工作电压提高至一定幅值的中等电压，该中等电压的大小可以通过微控制器进行调节，该电路采用BOOST拓扑结构。第二部分是变压器隔离驱动部分，该部分实现换能器驱动脉冲的发射及驱动电压二次提升，使驱动电路和换能器之间进行电气隔离，同时实现换能器阻抗特性的匹配。

电路总体结构