[发明专利]一种多普勒超声波流量计

说明书

技术领域

本发明应用于流量测量技术领域，具体地涉及一种多普勒超声波流量计。

背景技术

流量测量在工业生产，节能，环境监测和保护，科学实验和过程控制中都是十分重要的。

随着工业生产和科学研究的发展，流量测量技术发展十分迅速，新型流量测量仪表不断涌现。超声波在流动的流体中传播时，就载上流体流速的信息。因此，通过接受到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量，这就是超声波流量计的测量原理。目前，现有流量计在测量流体流量时得需要放置在流体中，需在流体中安装测量元件，这样会导致流体流动的状态，而产生附加的阻力，所得测量结果会有误差；再有就是仪表的安装及检修均不方便，会导致现场的生产工作停滞现象；例如，参考专利号为200580006192.6，其公开了一种多普勒式超声波流量计,具有:超声波发送机构;流速分布计测机构;和流量计测机构,速分布计测机构具备用来计算被测流体的流速分布的计算机构;该计算机构具备:用来计算流体配管中的被测流体的流速分布的计算部,用来求出流体配管的中央位置的中央位置检测部,和以由中央位置分割而成的分割区域单位选择计算流速分布时使用的流体配管内的区域的选择部;上述流速分布计测机构构成为,在计算流速分布时使用上述选择部所选择的一个分割区域进行运算,视为流速分布相对于中央位置对称来计测上述测量区域中的被测流体的流速分布。

使用超声波流量计，不需要在流体中安装测量元件，所以不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行，因而是一种理想的节能型流量计。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种多普勒超声波流量计，本发明具有对流速变化响应快，对流体的压力、粘度、温度、密度和导电率等因素不敏感，没有零点漂移问题，测量条件不变时仪表重复性好，价格比较便宜等。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种多普勒超声波流量计，其中包括发射模块，接收采样模块，处理与控制模块；其结构要点是：发射模块设置包括DDS电路、功率放大电路与超声波换能器，依次连接；接收采样模块设置包括信号放大电路、与放大电路相连接的带通滤波器、与低通滤波器相连的混频器、与混频器相连的低通滤波器，其中功率放大电路再与混频器相连；处理与控制模块设置以DSP芯片为核心，包括与DSP芯片相互通信的AVR，在AVR外部还设置有键盘模块和液晶显示模块。

作为本发明的一种优选方案，所述发射模块内设置的DDS电路是用来产生驱动超声波换能器的正弦波信号，采用AD公司的COMS型DDS芯片AD9850，该芯片最高支持125MHz的时钟频率，32位频率调节字可用并行或者串行方式装入；+3.3V或者+5V供电，功耗极低。

作为本发明的另一种优选方案，所述处理与控制模块由DSP(TMS320F2812)、AVR(mega16)、液晶、键盘组成；其中DSP在整个处理与控制模块中起到了关键的作用；它是系统的核心，流速的计算也是它来进行的；DSP芯片的优点就是具有强大的运算能力，能在较短的时间里完成复杂的算法。

进一步地，所述DSP芯片是采用TI公司的TMS320F2812，片内集成众多资源：存储资源Flash、RAM；标准通信接口，如串行通信接口（SCI）、串行外设接口（SPI）、增强型eCAN总线接口，方便与外设之间进行通信；还集成一个12位的ADC转换模块，最高采样速率达12.5Msps；TMS320F2812片上还包括事件管理器（EV）、定时器、看门狗以及大量的用户可开发利用的GPIO口等资源。

本发明的有益效果是。

本发明采用DSP和AVR为系统核心的流量计，通过DSP的运用使复杂的流速运算在较短的时间内完成;使用AVR来辅助DSP进行控制与处理，一方面分担了DSP的工作，加快了数据处理速度，另一方面使流通截面积可以变动，使多普勒流量计变的更加灵活，用于各种不同的管道时更容易设置；本发明驱动超声波换能器的正弦波信号使用DDS电路来产生，增加了基础信号的精度和稳定性。

附图说明

图1是本发明一种多普勒超声波流量计系统硬件框图。

图2是本发明一种多普勒超声波流量计总主程序流程图。

具体实施方式