Is het ontwerp van de Doppler ultrasone flowmeter zo eenvoudig dat het is opgelost?

Doppler ultrasone flowmeter is een apparaat dat het principe van Doppler-frequentieverschuiving gebruikt om de vloeistofstroomsnelheid te meten. Daarom zijn Doppler ultrasone flowmeters geschikt voor het meten van vloeistoffen die vaste deeltjes of bellen bevatten, maar niet voor het meten van zuiver water.

We werken momenteel aan een ultrasone Doppler-flowmeter en schrijven het proces hier op om rekening te houden met de obstakels:
Ten eerste heeft een ultrasone flowmeter twee ultrasone sondes nodig, één voor het verzenden van signalen en de andere voor het ontvangen van signalen. Daarom is het circuit verdeeld in twee delen: het ene wordt gebruikt voor het verzenden van het stuursignaal van de sonde en het andere wordt gebruikt voor het verwerken van het ontvangen signaal;
Ten eerste is er het stuurcircuit: eerst wordt een kristaloscillator gebruikt om een ​​blokgolfsignaal te genereren, en vervolgens wordt het blokgolfsignaal gebruikt om een ​​faseverschuiver te bouwen met behulp van een operationeel versterkercircuit. Vervolgens worden de twee signalen via het operationele versterkercircuit versterkt als stuursignaal om de sonde aan te drijven. Het uiteindelijke gedebugde rijsignaal wordt weergegeven in de volgende afbeelding:

Het punt om op te merken is dat de amplitude en piek-tot-piekwaarde van het stuursignaal niet te klein mogen zijn, en over het algemeen wordt aanbevolen groter te zijn dan 5V.
Het bovenstaande deel is in totaal verdeeld in drie circuits. De ene is het faseverschuivingscircuit dat is gebouwd door de operationele versterker, de andere is de volger om de laadcapaciteit te verbeteren, en de laatste is het signaalversterkingscircuit. Door de sonde met het bovenstaande signaal aan te sturen, kan deze met succes worden aangestuurd.
Het tweede deel is het verwerkingsdeel van het ontvangen signaal, vergelijkbaar met de verwerking van detectorsignalen. Ten eerste wordt het signaal geïsoleerd om ervoor te zorgen dat het backend-signaal het frontdetectorsignaal niet beïnvloedt. Na isolatie wordt het signaal naar een banddoorlaatfilter gestuurd. De middenfrequentie en kwaliteitsfactor van het banddoorlaatfilter moeten door uzelf worden ontworpen en de middenfrequentie moet worden ingesteld volgens de parameters van de sonde. De middenfrequentie varieert afhankelijk van de sonde.

Het uitgangssignaal van het banddoorlaatfilter wordt naar de signaalversterker gestuurd en de versterkingsfactor wordt doorgaans ingesteld op basis van de werkelijke behoeften, die ook verband houdt met de voedingsspanning van de operationele versterker. Het versterkte signaal kan de verzadiging niet bereiken, wat de uiteindelijke testresultaten zal beïnvloeden; Vervolgens wordt een voorspanning toegevoegd omdat het detectorsignaal positieve en negatieve signalen heeft, die tot AC-signalen behoren. Daarom wordt een voorspanning aangelegd en wordt het signaal vervolgens naar de vermenigvuldiger gestuurd. Het referentiesignaal van de vermenigvuldiger gebruikt het hierboven genoemde uitgangssignaal van de kristaloscillator voor differentiële frequentieverwerking. Het uiteindelijke uitgangssignaal van de vermenigvuldiger wordt naar het laagdoorlaatfilter gestuurd. De afsnijfrequentie van het laagdoorlaatfilter hangt af van de werkelijke behoeften. Het uitgangssignaal van het laagdoorlaatfilter wordt naar de 555-timer gestuurd, die wordt omgezet in een pulssignaal. Het pulssignaal wordt ter verwerking naar de microcontroller gestuurd. Met behulp van de invoerregistratiefunctie van de microcontroller wordt het herkenningsresultaat van de microcontroller gekalibreerd met de werkelijke stroomwaarde en wordt een reeks conversiebewerkingen uitgevoerd om de gewenste stroomwaarde te verkrijgen. In een later stadium kan een stroom van 4-20 mA worden toegevoegd. Uitgang, meer geschikt voor transmissie over lange afstanden. Het volgende diagram toont respectievelijk het stuurcircuit en het versterkingscircuit.