超聲波多普勒測(cè)管道流速流量的發(fā)射接收電路以及其信號(hào)處理等設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 向性變好，聲能集中，對(duì)檢測(cè)有利；●晶片直徑D增加，輻射的聲能大，換能器擴(kuò)散區(qū)掃查范圍大，遠(yuǎn)距離掃查范圍相對(duì)變??；如上所述，換能器晶片直徑對(duì)聲束指向性、遠(yuǎn)距離掃查范圍都有較大的影響。2多普勒法測(cè)量原理超聲波發(fā)生器為一固定聲源，隨流體以同速度運(yùn)動(dòng)的固體顆粒與聲源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該固體顆?？砂讶肷涞某暡ǚ瓷浠亟邮掌?。 以上各式中：θ為聲波方向與流體流速v之間的夾角，f0為聲源的初始聲波頻率，c為聲源在介質(zhì)中的傳播速度。 式(11)、(12)是按單個(gè)顆?？紤]時(shí)，測(cè)得的流體流速和流量。換能器所收到的信號(hào)就是由信息窗中所有流動(dòng)懸浮顆粒的反射波的疊加，即信息窗內(nèi)多普勒頻移為反射波疊加的平均值。 平均多普勒頻移Δf可以表示為：石英晶體振蕩電路隨時(shí)間和溫度的漂移要小很多，具有很高的穩(wěn)定性和品質(zhì)因數(shù)、很小的頻率誤差，因此采用石英晶體振蕩電路產(chǎn)生所需正弦波。只有當(dāng)諧振頻率與電路工作頻率相等時(shí)，并聯(lián)諧振回路的阻抗才呈現(xiàn)出最大值，并且為純阻性，此時(shí)輸出電壓幅度最大，而在其他頻率時(shí)集電極等效阻抗很小，輸出電壓幅值也很小，從而起到選頻作用。 解調(diào)電路經(jīng)選頻放大后的回波信號(hào)成分主要是本振信號(hào)和含有流速信息的回波信號(hào)，為了提取多普勒頻移，考慮利用乘法器的混頻原理來(lái)解調(diào)，即兩個(gè)不同的頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)乘法器混頻以后產(chǎn)生新的頻率信號(hào)。濾波器可以用電阻、電感和電容構(gòu)成無(wú)源濾波器，也可以使用運(yùn)放構(gòu)成有源濾波器，與無(wú)源濾波器相比，有源濾波器的效果好，特性效果曲線更陡峭，而且輸入、輸出阻抗易于匹配，頻率特性調(diào)節(jié)方便，因此采用有源濾波器。由于采用一般運(yùn)放，一級(jí)放大倍數(shù)不能過(guò)高，因此設(shè)計(jì)了兩級(jí)放大。 放大電路 A/D采樣模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)是數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵，直接關(guān)系到采集系統(tǒng)的性能、速度。速度由輸入信號(hào)的最高頻率來(lái)確定，要保證轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率高于系統(tǒng)要求的采樣頻率。12位數(shù)據(jù)引腳與單片機(jī)的P1和P2口相連接，A/D的時(shí)鐘信號(hào)和溢出報(bào)警信號(hào)由單片機(jī)的P3口控制。這樣便可以通過(guò)控制時(shí)鐘信號(hào)的頻率來(lái)控制A/D采樣的頻率。一方面，采樣頻率的減小是有限度的，要滿(mǎn)足香農(nóng)定理；另一方面，點(diǎn)數(shù)增加則增大計(jì)算量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。因此，為減小誤差，系統(tǒng)在滿(mǎn)足香農(nóng)定量的前提下，對(duì)于不同的信號(hào)頻率設(shè)置不同的采樣頻率，這樣便可減小由采樣頻率所引起的
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