Apakah desain alat ukur aliran ultrasonik Doppler begitu sederhana sehingga sudah terpecahkan?

Alat ukur aliran ultrasonik Doppler adalah perangkat yang menggunakan prinsip pergeseran frekuensi Doppler untuk mengukur kecepatan aliran cairan. Oleh karena itu, alat ukur aliran ultrasonik Doppler cocok untuk mengukur cairan yang mengandung partikel padat atau gelembung, tetapi tidak untuk mengukur air murni.

Saat ini kami sedang bekerja pada alat ukur aliran ultrasonik Doppler dan mencatat prosesnya di sini untuk mengingat rintangan-rintangan:
Pertama, alat ukur aliran ultrasonik memerlukan dua probe ultrasonik, satu untuk mengirim sinyal dan satu lagi untuk menerima sinyal. Oleh karena itu, rangkaian dibagi menjadi dua bagian: satu digunakan untuk mengirim sinyal penggerak probe, dan yang lainnya digunakan untuk memproses sinyal yang diterima;
Pertama, ada rangkaian penggerak: pertama, osilator kristal digunakan untuk menghasilkan sinyal gelombang persegi, dan kemudian sinyal gelombang persegi tersebut digunakan untuk membangun pergeser fasa menggunakan rangkaian penguat operasional. Selanjutnya, kedua sinyal tersebut diperbesar melalui rangkaian penguat operasional sebagai sinyal penggerak untuk menggerakkan probe. Sinyal penggerak yang telah di-debug ditunjukkan pada gambar berikut:

Hal yang perlu diperhatikan di sini adalah bahwa amplitudo dan nilai puncak ke puncak dari sinyal penggerak tidak boleh terlalu kecil, dan biasanya disarankan untuk lebih besar dari 5V.
Bagian di atas dibagi menjadi tiga rangkaian secara total. Salah satunya adalah rangkaian pergeser fasa yang dibangun oleh penguat operasional, yang lainnya adalah pengikut untuk meningkatkan kapasitas beban, dan yang terakhir adalah rangkaian penguatan sinyal. Dengan menggerakkan probe menggunakan sinyal di atas, probe dapat berhasil dijalankan.
Bagian kedua adalah bagian pengolahan dari sinyal yang diterima, serupa dengan pengolahan sinyal detektor. Pertama, sinyal diisolasi untuk memastikan bahwa sinyal belakang tidak memengaruhi sinyal detektor depan. Setelah isolasi, sinyal dikirim ke filter bandpass. Frekuensi pusat dan faktor kualitas filter bandpass harus dirancang sendiri, dan frekuensi pusat harus ditetapkan berdasarkan parameter probe. Frekuensi pusat bervariasi tergantung pada probe.

Sinyal keluaran dari filter bandpass dikirim ke penguat sinyal, dan faktor penguatan umumnya diatur sesuai dengan kebutuhan aktual, yang juga terkait dengan tegangan suplai operasional amplifier. Sinyal yang diperbesar tidak boleh mencapai saturasi, karena akan memengaruhi hasil uji akhir; Kemudian, tegangan bias ditambahkan karena sinyal detektor memiliki sinyal positif dan negatif, yang termasuk sinyal AC. Oleh karena itu, tegangan bias diterapkan dan sinyal kemudian dikirim ke pengali. Sinyal referensi pengali menggunakan sinyal keluaran osilator kristal yang disebutkan sebelumnya untuk pemrosesan frekuensi diferensial. Sinyal keluaran akhir dari pengali dikirim ke filter low-pass. Frekuensi cutoff filter low-pass bergantung pada kebutuhan aktual. Sinyal keluaran dari filter low-pass dikirim ke timer 555, yang dikonversi menjadi sinyal pulsa. Sinyal pulsa dikirim ke mikrokontroler untuk diproses. Dengan menggunakan fungsi input capture mikrokontroler, hasil pengenalan mikrokontroler dikalibrasi dengan nilai aliran aktual, dan serangkaian operasi konversi dilakukan untuk mendapatkan nilai aliran yang diinginkan. Pada tahap selanjutnya, dapat ditambahkan output arus 4-20mA, yang lebih cocok untuk transmisi jarak jauh. Diagram berikut menunjukkan masing-masing rangkaian penggerak dan penguatan.