Ist der Aufbau eines Doppler-Ultraschall-Durchflussmessers so einfach, dass das Problem gelöst werden konnte?

Ein Doppler-Ultraschall-Durchflussmesser ist ein Gerät, das das Prinzip der Doppler-Frequenzverschiebung zur Messung der Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit nutzt. Daher eignen sich Doppler-Ultraschall-Durchflussmesser zur Messung von Flüssigkeiten, die feste Partikel oder Blasen enthalten, jedoch nicht zur Messung von reinem Wasser.

Wir arbeiten derzeit an einem Doppler-Ultraschall-Durchflussmesser und schreiben den Prozess hier auf, um die Hindernisse im Auge zu behalten:
Erstens benötigt ein Ultraschall-Durchflussmesser zwei Ultraschallsonden, eine zum Senden von Signalen und die andere zum Empfangen von Signalen. Daher ist die Schaltung in zwei Teile unterteilt: Einer wird zum Senden des Antriebssignals der Sonde verwendet und der andere wird zum Verarbeiten des empfangenen Signals verwendet;
Zunächst gibt es die Antriebsschaltung: Zunächst wird ein Quarzoszillator verwendet, um ein Rechtecksignal zu erzeugen. Anschließend wird das Rechtecksignal verwendet, um mithilfe einer Operationsverstärkerschaltung einen Phasenschieber aufzubauen. Anschließend werden die beiden Signale durch die Operationsverstärkerschaltung als Antriebssignal verstärkt, um die Sonde anzutreiben. Das endgültige, debuggte Antriebssignal ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Hierbei ist zu beachten, dass die Amplitude und der Spitze-Spitze-Wert des Antriebssignals nicht zu klein sein dürfen. Generell wird ein Wert über 5 V empfohlen.
Der obige Teil ist insgesamt in drei Schaltkreise unterteilt. Einer ist der vom Operationsverstärker aufgebaute Phasenverschiebungsschaltkreis, der andere ist der Folger zur Verbesserung der Ladekapazität und der letzte ist der Signalverstärkungsschaltkreis. Durch Ansteuern der Sonde mit dem obigen Signal kann sie erfolgreich angetrieben werden.
Der zweite Teil ist der Verarbeitungsteil des empfangenen Signals, ähnlich der Verarbeitung von Detektorsignalen. Zunächst wird das Signal isoliert, um sicherzustellen, dass das Backend-Signal das Frontdetektorsignal nicht beeinflusst. Nach der Isolierung wird das Signal an einen Bandpassfilter gesendet. Die Mittenfrequenz und der Qualitätsfaktor des Bandpassfilters sollten selbst entworfen werden, und die Mittenfrequenz sollte entsprechend den Parametern der Sonde eingestellt werden. Die Mittenfrequenz variiert je nach Sonde.

Das Ausgangssignal des Bandpassfilters wird an den Signalverstärker gesendet, und der Verstärkungsfaktor wird im Allgemeinen entsprechend den tatsächlichen Anforderungen eingestellt, was auch mit der Versorgungsspannung des Operationsverstärkers zusammenhängt. Das verstärkte Signal kann keine Sättigung erreichen, was sich auf die endgültigen Testergebnisse auswirken würde; Dann wird eine Vorspannung hinzugefügt, da das Detektorsignal positive und negative Signale hat, die zu Wechselstromsignalen gehören. Daher wird eine Vorspannung angelegt und das Signal dann an den Multiplikator gesendet. Das Referenzsignal des Multiplikators verwendet das oben erwähnte Ausgangssignal des Quarzoszillators zur Differenzfrequenzverarbeitung. Das endgültige Ausgangssignal des Multiplikators wird an den Tiefpassfilter gesendet. Die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters hängt von den tatsächlichen Anforderungen ab. Das Ausgangssignal des Tiefpassfilters wird an den 555-Timer gesendet, der in ein Impulssignal umgewandelt wird. Das Impulssignal wird zur Verarbeitung an den Mikrocontroller gesendet. Mithilfe der Eingabeerfassungsfunktion des Mikrocontrollers wird das Erkennungsergebnis des Mikrocontrollers mit dem tatsächlichen Durchflusswert kalibriert und eine Reihe von Konvertierungsvorgängen durchgeführt, um den gewünschten Durchflusswert zu erhalten. Im späteren Stadium kann ein Strom von 4-20 mA hinzugefügt werden. Ausgang, besser geeignet für die Fernübertragung. Das folgende Diagramm zeigt jeweils den Antriebskreis und den Verstärkungskreis.