超聲波多普勒測管道流速流量的發(fā)射接收電路以及其信號處理等設(shè)計(完整版)
【正文】 ）由前述超聲波發(fā)射電路提供，用于控制恒流源電流，實(shí)現(xiàn)放大后的回波信號與基準(zhǔn)信號相乘，同時抑制本振信號，具有負(fù)反饋電阻的鏡像恒流源電路是為展寬動態(tài)范圍而設(shè)，差分放大器的輸出信號中含有兩種頻率成分：＋及－，后者即為多普勒頻移。含有流速信息的信號一般很微弱,在毫伏級，不能滿足后續(xù)解調(diào)電路對輸入信號的要求，而直接耦合到接收換能器上的發(fā)射信號及噪聲信號也應(yīng)該濾除掉，因此，選用選頻放大器，通過設(shè)置中心頻率及帶寬保留并且放大有用信號，濾除雜波。超聲波多普勒流量計的換能器通常采用收發(fā)一體結(jié)構(gòu)，見圖4。由于這個頻率差正比于流體流速，所以通過測量頻率差就可以求得流速，進(jìn)而可以得到流體流量，如圖3。綜合考慮，本課題最終確定選用壓電陶瓷換能器，其工作頻率為1MHz，晶片直徑為。課題選用其中的壓電陶瓷超聲換能器，有壓電性能好，生產(chǎn)和機(jī)械加工方便等優(yōu)點(diǎn)，在各種超聲檢測中都有廣泛的應(yīng)用。2）超聲波換能器工作頻率的選擇工作頻率的選擇需考慮以下因素：●工作頻率高，分辨力高，有利于增大信噪比及提取所需信號；●工作頻率高，波長短，半擴(kuò)散角小，聲束指向性好，聲能集中，有利于接收回波；●工作頻率增加，聲能急劇衰減。圖3多普勒超聲波流量計測流原理圖換能器接收到的反射信號只能是發(fā)生器和接收器的兩個指向性波束重疊區(qū)域內(nèi)顆粒的反射波，這個重疊區(qū)域稱為多普勒信號的信息窗。 式中Δf——信息窗內(nèi)所有反射粒子的多普勒頻移的平均值；，電感L1與C31電容組成LC并聯(lián)諧振回路，作為三極管的集電極負(fù)載。 解調(diào)電路 低通濾波電路解調(diào)電路的輸出信號包含多普勒頻移信號和高頻信號，因此要從解調(diào)電路的輸出信號分離出多普勒頻移，需要利用低通濾波器濾除高頻信號。由于A/D轉(zhuǎn)換的輸入要求在0－5V，因此對輸出信號加了偏置電壓（）用以抬高輸出信號的直流電平，使輸出信號幅度在0－5V之間，滿足后級A/D要求。另外，AD9221還具有高信噪比、低失真度、低功耗的特點(diǎn)，可單電源5V供電，輸入信號范圍可以調(diào)節(jié)，且如果輸入信號超出或低于可測范圍，則會產(chǎn)生溢出報警，因此可以通過查詢溢出報警引腳來檢測輸入電壓幅度是否超出測試范圍。測量相對誤差為： 式（4－14）為了提高測量精度，要降低采樣頻率
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