[发明专利]一种超声波热量表信号转换器的校验装置

摘要

本发明涉及一种超声波热量表信号转换器的校验装置，由流量模拟模块、温差模拟模块、微处理器和上位机组成，适用于基于时差法流量测量与热电阻温度测量的超声波热量表信号转换器的性能校验和测试。上位机校验软件设定热量校验参数到微处理器，微处理器控制流量模拟模块和温差模拟模块，模拟了待测超声波热量表的超声波换能器和热电阻温度传感器的功能，实现了热量校验。与实流校验相比，校验过程中不需要使用实流检定装置的容器、管道、调节阀等控制水流动的设备，校验装置由硬件电路与软件编程构建，完全使用电信号来进行校验，可在热量表产品开发、生产和维修过程中达到降低检验成本和节省人力的目的。

主权项

1.一种超声波热量表信号转换器的校验装置，应用于校验和测试超声波热量表信号转换器的性能，其特征在于：包括了流量模拟模块、温差模拟模块、微处理器和上位机；所述流量模拟模块与待测超声波热量表信号转换器的超声波信号发射和接收引脚相连，并通过通信接口与所述微处理器连接，由所述微处理器设置流量校验参数及控制流量校验过程；温度模拟模块与待测超声波热量表信号转换器的入口温度和出口温度测量引脚相连，并通过通信接口与所述微处理器连接，由所述微处理器设置温度校验参数及控制温度校验过程；所述上位机通过通讯接口与微处理器相连，设置校验参数至微处理器，并通过微处理器控制校验过程；所述流量模拟模块由顺逆流超声波信号切换开关、超声波激励信号电平转换模块、超声波回波信号电平转换模块和现场可编程逻辑门阵列器件，即FPGA器件构成；所述顺逆流超声波信号切换开关为一个具有四个信号端口的可控模拟开关的组合，其四个信号端口分为两端口组，每组各两个端口；一组的两个端口Su和Sd分别连接待测超声波热量表信号转换器原先与顺流和逆流超声波换能器连接的顺流引脚Fu和逆流引脚Fd；另一组两个端口Se和Sr分别连接超声波激励信号电平转换模块的输入引脚Fei和超声波回波信号电平转换模块的输出引脚Fro；FPGA器件控制信号切换开关使某一端口组的任意一个端口能与另一端口组的任意一个端口唯一连通；所述超声波激励信号电平转换模块把输入到引脚Fei的超声波激励信号幅值调整至后续器件能承受的电压范围，由引脚Feo输出到FPGA器件；所述超声波回波信号电平转换模块的输入引脚Fri连接FPGA器件，把输出的模拟超声波回波信号幅值调整至热量表信号转换器能处理的电压范围，由其引脚Fro输出到顺逆流超声波信号切换开关；所述FPGA器件采用硬件描述语言VerilogHDL搭建逻辑门电路组合实现时差法流量模拟功能，其功能模块包括了超声激励信号检测模块、飞行时间模拟模块、超声回波信号输出模块、切换开关控制模块和数据通讯模块；从引脚Le输入的超声波激励信号由超声激励信号检测模块进行检测并启动飞行时间模拟；飞行时间模拟模块根据设定的顺流或逆流飞行时间产生延时；延时结束后，超声回波信号输出模块从引脚Lr输出超声波回波信号；信号输出引脚Ls1…Lsn用于控制顺逆流超声波信号切换开关的工作状态；引脚Ld1…Ldn为数据通讯引脚，用于与微处理器进行数据通讯获取流量模拟参数。