[实用新型]一种声学多普勒流速快速测量系统

说明书

本实用新型公开了一种声学多普勒流速快速测量系统，涉及多普勒流速快速测量技术领域，包含电源电路、发射电路、超声波换能器、接收电路、混频中放电路、正交混频滤波电路、A/D转换器、单片机和通信模块，所述发射电路包含驱动电路和匹配电路；所述接收电路包含接收匹配电路、LC选频放大电路、二极放大电路；其采用运算速度更快、内存容量更大的STM32H743单片机作为主控芯片，同时设计了将信号混频、正交与FIR低通滤波在硬件电路中实现的多普勒流速剖面仪，使测量精度显著提升，大大减少了的运算时间，提高了测量精度，同时减少了外扩SRAM，使电路更加简便，节约成本。

技术领域

本实用新型涉及多普勒流速快速测量技术领域，尤其涉及一种声学多普勒流速快速测量系统。

背景技术

传统的声学多普勒流速剖面仪在单片机内部进行正交变换、FIR滤波来获取多普勒频偏信号的实部和虚部，最后通过自相关算法计算出多普勒频偏，得出流速，由于正交变换和FIR滤波等均在软件中完成 ，因此数据处理的时间较长，并且硬件电路需要外扩SRAM，不便于电路设计，成本也较高。

传统的多普勒流速剖面测量仪将混频正交与低通滤波在软件中实现，存在测量时间长、精度不高等问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供一种声学多普勒流速快速测量系统，其采用运算速度更快、内存容量更大的STM32H743单片机作为主控芯片，同时设计了将信号混频、正交与FIR低通滤波在硬件电路中实现的多普勒流速剖面仪，大大减少了的运算时间，提高了测量精度。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种声学多普勒流速快速测量系统，包含电源电路、发射电路、超声波换能器、接收电路、混频中放电路、正交混频滤波电路、A/D转换器、单片机和通信模块，

所述发射电路包含驱动电路和匹配电路；

所述接收电路包含接收匹配电路、LC选频放大电路、二极放大电路；

其中，所述单片机依次经过驱动电路、匹配电路连接超声波换能器，所述超声波换能器依次经过接收匹配电路、LC选频放大电路、二极放大电路连接混频中放电路，所述混频中放电路依次经过正交混频滤波电路、A/D转换器连接单片机，所述单片机与通信模块连接，所述电源电路分别与发射电路、超声波换能器、接收电路、混频中放电路、正交混频滤波电路、A/D转换器、单片机和通信模块连接。

作为本实用新型一种声学多普勒流速快速测量系统的进一步优选方案，所述正交混频滤波电路包含芯片U1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、-5V电压端、+5V电压端、1.550MHZ信号输入端、芯片U2、芯片U3，

其中，芯片U1的引脚V-分别连接电容C2的一端和-5V电压端，电容C2的另一端接地，芯片U1的引脚V+和芯片U1的引脚VI分别连接电容C1的一端和+5V电压端，电容C1的另一端接地，芯片U1的引脚3连接芯片U2的引脚8，芯片U2的引脚1连接1.550MHZ信号输入端，芯片U2的引脚2分别连接电容C3的一端和-5V电压端，电容C3的另一端接地，芯片U2的引脚7分别连接电容C4的一端和+5V电压端，电容C4的另一端接地，芯片U1的引脚6连接芯片U3的引脚8，1.550MHZ信号输入端连接芯片U3的引脚1，芯片U3的引脚2分别连接电容C5的一端和-5V电压端，电容C5的另一端接地，芯片U3的引脚7分别连接电容C6的一端和+5V电压端，电容C6的另一端接地。

作为本实用新型一种声学多普勒流速快速测量系统的进一步优选方案，所述混频中放电路芯片型号为SA637。

作为本实用新型一种声学多普勒流速快速测量系统的进一步优选方案，所述芯片U1的型号为DG444。

作为本实用新型一种声学多普勒流速快速测量系统的进一步优选方案，所述芯片U2、芯片U3的型号均为MAX291。