هل تصميم مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية الدوبلر بسيط لدرجة أنه قد تم حلّه؟

جهاز قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية الدوبلر هو جهاز يستخدم مبدأ تغيير تردد دوبلر لقياس سرعة تدفق السائل. لذلك، أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية الدوبلر مناسبة لقياس السوائل التي تحتوي على جزيئات صلبة أو فقاعات، لكنها لا تصلح لقياس الماء النقي.

نحن نعمل حاليًا على جهاز قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية الدوبلر ونكتب العملية هنا لتذكر العقبات:
أولاً، يتطلب جهاز قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية وجود مستشعرين فوق صوتيين، أحدهما لإرسال الإشارات والآخر لاستقبالها. لذلك، يتم تقسيم الدائرة إلى جزئين: الأول يُستخدم لإرسال إشارة تشغيل المستشعر، والثاني يُستخدم لمعالجة الإشارة المستلمة;
أولاً، يوجد الدائرة التشغيلية: أولاً، يتم استخدام محرك بلوري لتوليد إشارة مربعة، ثم تُستخدم إشارة الموجة المربعة لبناء منقل الطور باستخدام دائرة مضخم تشغيلي. بعد ذلك، يتم تضخيم الإشارتين عبر الدائرة المضخمة التشغيلية كإشارة تشغيل لتشغيل الاستشعار. إشارة التشغيل النهائية بعد التصحيح تظهر في الشكل التالي:

النقطة التي يجب مراعاتها هنا هي أن عزم الإشارة وقيمتها القصوى لا يمكن أن تكون صغيرة جدًا، وعادة ما يُوصى بأن تكون أكبر من 5V.
الجزء أعلاه مقسم إلى ثلاث دوائر في المجموع. الأولى هي دائرة تحويل الطور المبنية بواسطة المضخم التشغيلي، والثانية هي المتابع لتحسين قدرة الحمل، والأخيرة هي دائرة تضخيم الإشارة. عن طريق تشغيل الاستشعار باستخدام هذه الإشارة، يمكن تشغيله بنجاح.
الجزء الثاني هو جزء معالجة الإشارة المستلمة، وهو مشابه لمعالجة إشارات الكاشف. أولاً، يتم عزل الإشارة لضمان عدم تأثير إشارة الخلفية على إشارة الكاشف الأمامي. بعد العزل، يتم إرسال الإشارة إلى مرشح مرور النطاق. يجب تصميم التردد المركزي وعامل الجودة لمرشح مرور النطاق من قبل الشخص نفسه، ويجب ضبط التردد المركزي بناءً على معلمات الاستشعار. يختلف التردد المركزي حسب الاستشعار.

يُرسل الإشارة الخرج من مرشح النطاق الترددي إلى مضخم الإشارة، ويتم ضبط عامل التضخيم عادةً وفقًا للاحتياجات الفعلية، وهو أيضًا مرتبط بجهد تشغيل المضخم التشغيلي. لا يمكن أن تصل الإشارة المضخمة إلى التشبع، لأن ذلك سيؤثر على نتائج الاختبار النهائية؛ بعد ذلك، يتم إضافة جهد انحياز لأن إشارة الكاشف تحتوي على إشارات موجبة وسالبة، والتي تنتمي إلى إشارات تيار متردد. لذلك، يتم تطبيق جهد الانحياز ثم إرسال الإشارة إلى الضارب. تستخدم إشارة المرجع الخاصة بالمضرب إشارة خرج المذبذب البلوري المذكور أعلاه لمعالجة الفرق في التردد. يتم إرسال الإشارة النهائية الخارجة من المضروب إلى مرشح التمرير المنخفض. يعتمد تردد القطع لمرشح التمرير المنخفض على الاحتياجات الفعلية. يتم إرسال إشارة خرج مرشح التمرير المنخفض إلى مؤقت 555، حيث يتم تحويلها إلى إشارة نبضة. يتم إرسال إشارة النبضة إلى وحدة المعالجة الدقيقة للمعالجة. باستخدام وظيفة التقاط الإدخال في وحدة المعالجة الدقيقة، يتم معايرة نتيجة تمييز وحدة المعالجة الدقيقة مع القيمة الفعلية للتدفق، ويتم تنفيذ سلسلة من عمليات التحويل للحصول على قيمة التدفق المطلوبة. في المرحلة اللاحقة، يمكن إضافة تيار 4-20mA كإخراج، وهو أكثر ملاءمة للنقل على مسافات طويلة. يوضح الرسم التالي دارة التشغيل ودارة التضخيم على التوالي.