Είναι τόσο απλός ο σχεδιασμός του ροόμετρου υπερήχων Doppler που έχει λυθεί;

Το ροόμετρο υπερήχων Doppler είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί την αρχή της μετατόπισης συχνότητας Doppler για τη μέτρηση της ταχύτητας ροής υγρού. Επομένως, οι μετρητές υπερήχων Doppler είναι κατάλληλοι για τη μέτρηση υγρών που περιέχουν στερεά σωματίδια ή φυσαλίδες, αλλά όχι για τη μέτρηση καθαρού νερού.

Αυτήν τη στιγμή εργαζόμαστε σε έναν μετρητή ροής υπερήχων Doppler και καταγράφουμε τη διαδικασία εδώ για να έχουμε κατά νου τα εμπόδια:
Πρώτον, ένα ροόμετρο υπερήχων απαιτεί δύο ανιχνευτές υπερήχων, έναν για τη μετάδοση σημάτων και τον άλλο για τη λήψη σημάτων. Επομένως, το κύκλωμα χωρίζεται σε δύο μέρη: το ένα χρησιμοποιείται για τη μετάδοση του σήματος οδήγησης του καθετήρα και το άλλο για την επεξεργασία του λαμβανόμενου σήματος.
Πρώτον, υπάρχει το κύκλωμα οδήγησης: πρώτα, ένας ταλαντωτής κρυστάλλου χρησιμοποιείται για τη δημιουργία σήματος τετραγωνικού κύματος και, στη συνέχεια, το σήμα τετραγωνικού κύματος χρησιμοποιείται για την κατασκευή ενός μετατοπιστή φάσης χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα λειτουργικού ενισχυτή. Στη συνέχεια, τα δύο σήματα ενισχύονται μέσω του κυκλώματος λειτουργικού ενισχυτή ως το σήμα οδήγησης για την κίνηση του καθετήρα. Το τελικό σήμα οδήγησης με αποσφαλμάτωση φαίνεται στην παρακάτω εικόνα:

Το σημείο που πρέπει να σημειωθεί εδώ είναι ότι το πλάτος και η τιμή κορυφής έως κορυφής του σήματος οδήγησης δεν μπορεί να είναι πολύ μικρή και γενικά συνιστάται να είναι μεγαλύτερη από 5 V.
Το παραπάνω τμήμα χωρίζεται σε τρία κυκλώματα συνολικά. Το ένα είναι το κύκλωμα μετατόπισης φάσης που κατασκευάστηκε από τον λειτουργικό ενισχυτή, το άλλο είναι ο ακόλουθος για τη βελτίωση της χωρητικότητας φορτίου και το τελευταίο είναι το κύκλωμα ενίσχυσης σήματος. Οδηγώντας τον καθετήρα με το παραπάνω σήμα, μπορεί να οδηγηθεί με επιτυχία.
Το δεύτερο μέρος είναι το τμήμα επεξεργασίας του λαμβανόμενου σήματος, παρόμοιο με την επεξεργασία των σημάτων ανιχνευτή. Πρώτον, το σήμα απομονώνεται για να διασφαλιστεί ότι το σήμα του backend δεν επηρεάζει το σήμα του μπροστινού ανιχνευτή. Μετά την απομόνωση, το σήμα αποστέλλεται σε ένα φίλτρο ζώνης. Η κεντρική συχνότητα και ο συντελεστής ποιότητας του φίλτρου διέλευσης ζώνης πρέπει να σχεδιάζονται από τον ίδιο και η κεντρική συχνότητα θα πρέπει να ρυθμίζεται σύμφωνα με τις παραμέτρους του καθετήρα. Η κεντρική συχνότητα ποικίλλει ανάλογα με τον αισθητήρα.

Το σήμα εξόδου του φίλτρου ζώνης αποστέλλεται στον ενισχυτή σήματος και ο συντελεστής ενίσχυσης ρυθμίζεται γενικά σύμφωνα με τις πραγματικές ανάγκες, κάτι που σχετίζεται επίσης με την τάση τροφοδοσίας του λειτουργικού ενισχυτή. Το ενισχυμένο σήμα δεν μπορεί να φτάσει σε κορεσμό, γεγονός που θα επηρεάσει τα τελικά αποτελέσματα της δοκιμής. Στη συνέχεια, προστίθεται μια τάση πόλωσης επειδή το σήμα του ανιχνευτή έχει θετικά και αρνητικά σήματα, τα οποία ανήκουν στα σήματα AC. Επομένως, εφαρμόζεται μια τάση πόλωσης και στη συνέχεια το σήμα αποστέλλεται στον πολλαπλασιαστή. Το σήμα αναφοράς του πολλαπλασιαστή χρησιμοποιεί το σήμα εξόδου του ταλαντωτή κρυστάλλου που αναφέρεται παραπάνω για επεξεργασία διαφορικής συχνότητας. Το τελικό σήμα εξόδου του πολλαπλασιαστή αποστέλλεται στο φίλτρο χαμηλής διέλευσης. Η συχνότητα αποκοπής του φίλτρου χαμηλής διέλευσης εξαρτάται από τις πραγματικές ανάγκες. Το σήμα εξόδου του φίλτρου χαμηλής διέλευσης αποστέλλεται στο χρονόμετρο 555, το οποίο μετατρέπεται σε παλμικό σήμα. Το παλμικό σήμα αποστέλλεται στον μικροελεγκτή για επεξεργασία. Χρησιμοποιώντας τη λειτουργία καταγραφής εισόδου του μικροελεγκτή, το αποτέλεσμα αναγνώρισης του μικροελεγκτή βαθμονομείται με την πραγματική τιμή ροής και εκτελείται μια σειρά λειτουργιών μετατροπής για να ληφθεί η επιθυμητή τιμή ροής. Στο μεταγενέστερο στάδιο, μπορεί να προστεθεί ρεύμα 4-20 mA. Έξοδος, πιο κατάλληλη για μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει το κύκλωμα οδήγησης και το κύκλωμα ενίσχυσης, αντίστοιχα.