Apakah desain flowmeter ultrasonik Doppler begitu sederhana sehingga dapat dipecahkan?

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

Kami sedang mengerjakan pengukur aliran ultrasonik Doppler dan menuliskan prosesnya di sini untuk mengingat kendalanya:
Pertama, flowmeter ultrasonik memerlukan dua probe ultrasonik, satu untuk mengirimkan sinyal dan yang lainnya untuk menerima sinyal. Oleh karena itu, rangkaian ini dibagi menjadi dua bagian: satu digunakan untuk mentransmisikan 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 digunakan untuk membangun pemindah fasa menggunakan rangkaian penguat operasional. Kemudian kedua sinyal tersebut diperkuat melalui rangkaian penguat operasional sebagai sinyal penggerak untuk menggerakkan probe. Sinyal mengemudi terakhir yang 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 umumnya disarankan untuk lebih besar dari 5V.
Bagian di atas dibagi menjadi tiga sirkuit secara total. Salah satunya adalah rangkaian pemindah fasa yang dibangun oleh penguat operasional, yang lainnya adalah pengikut untuk meningkatkan kapasitas beban, dan yang terakhir adalah rangkaian penguatan sinyal. Dengan menggerakkan probe dengan sinyal di atas, probe dapat berhasil digerakkan.
Bagian kedua adalah bagian pemrosesan sinyal yang diterima, mirip dengan pemrosesan sinyal detektor. Pertama, sinyal diisolasi untuk memastikan bahwa sinyal backend tidak mempengaruhi sinyal detektor depan. Setelah isolasi, sinyal dikirim ke filter bandpass. Frekuensi tengah dan faktor kualitas filter bandpass harus dirancang sendiri, dan frekuensi tengah harus diatur sesuai dengan parameter probe. Frekuensi pusat bervariasi tergantung pada probe.

Sinyal keluaran dari filter bandpass dikirim ke penguat sinyal, dan faktor amplifikasi umumnya diatur sesuai dengan kebutuhan aktual, yang juga terkait dengan tegangan catu daya penguat operasional. Sinyal yang diperkuat tidak dapat mencapai saturasi, yang akan mempengaruhi hasil pengujian akhir; Kemudian ditambahkan tegangan bias karena sinyal detektor mempunyai sinyal positif dan negatif yang termasuk dalam sinyal AC. Oleh karena itu, tegangan bias diterapkan dan sinyal kemudian dikirim ke pengali. Sinyal referensi pengali menggunakan sinyal keluaran osilator kristal yang disebutkan di atas untuk pemrosesan frekuensi diferensial. Sinyal keluaran akhir dari pengali dikirim ke filter low-pass. Frekuensi cutoff filter low-pass bergantung pada kebutuhan sebenarnya. Sinyal keluaran filter lolos rendah dikirim ke pengatur waktu 555, yang diubah menjadi sinyal pulsa. Sinyal pulsa dikirim ke mikrokontroler untuk diproses. Dengan menggunakan fungsi penangkapan masukan mikrokontroler, hasil pengenalan mikrokontroler dikalibrasi dengan nilai aliran sebenarnya, dan dilakukan serangkaian operasi konversi untuk memperoleh nilai aliran yang diinginkan. Pada tahap selanjutnya, arus 4-20mA dapat ditambahkan. Keluaran, lebih cocok untuk transmisi jarak jauh. Diagram berikut menunjukkan masing-masing rangkaian penggerak dan rangkaian amplifikasi.