[发明专利]一种多普勒流速方向识别装置和控制方法

说明书

本发明提出多普勒流速方向识别装置，该装置的信号发生器将产生的第一信号发送至换能器，使换能器将第一信号转换为超声波；波形接收电路接收返回的超声波信号并对其进行放大得到待混频信号；信号发生器还产生第二信号和第三信号；混频器将待混频信号与第二信号进行混频，得到第一混频信号，流速测量电路根据第一混频信号获取第一信号的流速值；在存在超声波流速时，混频器将待混频信号与第三信号进行混频得到第二混频信号，且在不存在超声波流速时，混频器将待混频信号与第三信号进行混频得到第三混频信号，流速测量电路通过比较第二混频信号和第三混频信号以判断第一信号的流速方向。本装置在低硬件成本基础上能准确测出流量值大小和流速方向。

技术领域

本发明涉及多普勒流量测领域，尤其涉及一种多普勒流速方向识别装置和控制方法。

背景技术

在超声波多普勒流量测量方法中，超声波发射器为一固定声源，随流体一起运动的固体颗粒起了与声源有相对运动的“观察者”的作用，当然它仅仅是把入射到固体颗粒上的超声波反射回接收据.发射声波与接收声波之间的频率差，就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移.由于这个频率差正比于流体流速，所以测量频差可以求得流速.进而可以得到流体的流量

在现有多普勒流量计中几乎所有的国产流量计都无法实现流速方向的测量，在现有的多普勒流速测量技术中，主流的有两种方法：一种方法是将信号直接进行ADC(Analog-to-Digital Converter)采集后做FFT(Fast Fourier Transformation)运算，算出信号频率，而后根据频率变化大小来判断出流速大小，即：信号发射→信号接收→信号放大→ADC采集→FFT运算→流速计算。第二种方法+是将接收信号先进行混频后放大，再进行ADC采集后做FFT运算，算出精确的信号频率进而算出流速，即：信号发射→信号接收→信号混频→低频信号放大→ADC采集→FFT运算→流速计算。此两种方法均可以实现运用多普勒原理进行流速计算的功能。

在上述两种方法中，第一种方法在测量流速的同时可以实现流速方向的识别，但对硬件要求高，硬件成本高，或者要花费大量的运算时间，测量效率底下，且测量精度保障率较低。第二种方法巧妙利用混频虽然可以做到硬件成本低，测量效率高，测量精度保障性较好，但是信号经过混频后为一个无方向的标量信号，用此方法实现的流速测量无法识别方向。此方法得到的产品部分功能收到限制。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多普勒流速方向识别装置和控制方法，旨在解决如何在降低硬件成本和量测时间的基础上准确地识别出多普勒流速方向的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种多普勒流速方向识别装置，所述装置包括信号发生器、换能器、混频器、波形接收探头以及流速测量电路，其中，所述信号发生器的一信号发射端与所述换能器连接，所述信号发生器的另一信号发射端与所述混频器的第一端连接，所述混频器的第二端与所述波形接收电路连接；所述混频器的第三端与所述流速测量电路连接；其中

所述信号发生器，用于产生第一信号，将所述第一信号发送至所述换能器，以使得所述换能器将所述第一信号转换为超声波，并将所述超声波向外发送；

所述波形接收电路，用于接收外部返回的超声波信号，对所述超声波信号进行放大处理，将经过放大处理后的超声波信号作为待混频信号，并将所述待混频信号传输至所述混频器；

所述信号发生器，用于产生第二信号和第三信号，并将所述第二信号和所述第三信号分别发送至所述混频器，所述第一信号的频率和所述第二信号的频率相同，所述第三信号的频率和所述第一信号的频率存在频率差；

所述混频器，用于将所述待混频信号与所述第二信号进行混频处理，得到第一混频信号，并将所述第一混频信号传入所述流速测量电路，以使得所述流速测量电路根据所述第一混频信号获取流体的流速值；