도플러 초음파 유량계의 설계가 이토록 간단해서 이미 해결되었나요?

도플러 초음파 유량계는 도플러 주파수 이동 원리를 사용하여 액체의 흐름 속도를 측정하는 장치입니다. 따라서 도플러 초음파 유량계는 고체 입자나 기포가 포함된 유체를 측정하기에 적합하지만 순수한 물을 측정하기에는 부적합합니다.

현재 우리는 도플러 초음파 유량계 작업 중이며, 여기에 과정을 적어두어 장애물들을 기억하도록 하겠습니다:
첫째, 초음파 유량계는 신호를 송신하기 위한 하나의 초음파 프로브와 수신하기 위한 다른 하나의 초음파 프로브가 필요합니다. 따라서 회로는 두 부분으로 나뉩니다: 하나는 프로브의 구동 신호를 전송하는 데 사용되고, 다른 하나는 수신된 신호를 처리하는 데 사용됩니다;
첫째, 구동 회로가 있습니다: 먼저 결정 발진기(Crystal Oscillator)를 사용하여 사각파 신호를 생성하고, 그 다음 사각파 신호를 연산 증폭기 회로를 사용하여 위상 이동기를 구성합니다. 그런 후, 두 신호는 연산 증폭기 회로를 통해 증폭되어 프로브를 구동하는 구동 신호로 사용됩니다. 최종적으로 디버깅된 구동 신호는 다음 그림에 표시되어 있습니다:

여기서 주의할 점은 구동 신호의 진폭과 피크-피크 값이 너무 작아서는 안 되며, 일반적으로 5V 이상인 것을 권장합니다.
위 부분은 총 세 가지 회로로 나뉩니다. 하나는 연산 증폭기로 구성된 위상 이동 회로이고, 다른 하나는 부하 용량을 향상시키기 위한 팔로워(follower)이며, 마지막으로 신호 증폭 회로입니다. 위와 같은 신호로 프로브를 구동하면 성공적으로 동작시킬 수 있습니다.
두 번째 부분은 수신된 신호의 처리 부분으로, 검출기 신호 처리와 유사합니다. 첫째, 신호는-backend 신호가 전단 검출기 신호에 영향을 미치지 않도록 격리됩니다. 격리 후 신호는 대역 통과 필터로 전송됩니다. 대역 통과 필터의 중심 주파수와 품질 인자는 사용자가 설계해야 하며, 중심 주파수는 프로브의 매개변수에 따라 설정되어야 합니다. 중심 주파수는 프로브에 따라 다릅니다.

대역 통과 필터의 출력 신호는 신호 증폭기로 보내지고, 일반적으로 증폭 계수는 실제 필요에 따라 설정되며 이는 또한 작동 증폭기의 전원 전압과 관련이 있습니다. 증폭된 신호는 포화 상태에 도달하지 않아야 하며, 그렇지 않으면 최종 테스트 결과에 영향을 미칩니다; 다음으로, 검출기 신호가 양 및 음의 신호를 가지므로 교류 신호에 속하기 때문에 편향 전압이 추가됩니다. 따라서 편향 전압이 적용되고 신호는 이후 곱셈기로 보냅니다. 곱셈기의 기준 신호는 위에서 언급한 결정 발진기 출력 신호를 사용하여 차주파 처리를 수행합니다. 곱셈기의 최종 출력 신호는 저통과 필터로 보내집니다. 저통과 필터의 커트오프 주파수는 실제 필요에 따라 달라집니다. 저통과 필터의 출력 신호는 555 타이머로 보내져 펄스 신호로 변환됩니다. 펄스 신호는 마이크로컨트롤러로 보내져 처리됩니다. 마이크로컨트롤러의 입력 캡처 기능을 사용하여 마이크로컨트롤러의 식별 결과는 실제 유량 값과 교정되며, 일련의 변환 작업을 통해 원하는 유량 값을 얻습니다. 후반 단계에서는 4-20mA 전류를 추가할 수 있습니다. 출력은 장거리 전송에 더 적합합니다. 아래 다이어그램은 각각 드라이브 회로와 증폭 회로를 나타냅니다.