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

Een Doppler ultrageluidsdebietmeter is een apparaat dat gebruikmaakt van het principe van de Dopplerverschuiving om de vloeistofstroomsnelheid te meten. Daarom zijn Doppler ultrageluidsdebietmeters geschikt voor het meten van vloeistoffen die vaststoffelijke deeltjes of bubbels bevatten, maar niet voor het meten van zuiver water.

We werken momenteel aan een Doppler ultrageluidsdebietmeter en schrijven het proces hier op om de obstakels in gedachten te houden:
Ten eerste heeft een ultrageluidsdebietmeter twee ultrageluidsprobes nodig, een voor het verzenden van signalen en de andere voor het ontvangen van signalen. Daarom wordt de schakeling verdeeld in twee delen: een wordt gebruikt om het drijfsignaal van de probe te versturen, en het andere wordt gebruikt om het ontvangen signaal te verwerken;
Ten eerste is er de aandrijvingscircuit: eerst wordt een kristaloscillator gebruikt om een vierkantgolfsignaal te genereren, en vervolgens wordt het vierkantgolfsignaal gebruikt om een fasewisselaar te bouwen met behulp van een operationele versterker-schakeling. Vervolgens worden de twee signalen door de operationele versterkerschakeling versterkt als het aandrijvingsignaal om de probe te activeren. Het eindige afgestemde aandrijvingsignaal wordt weergegeven in de volgende figuur:

Het belangrijke punt hierbij is dat de amplitude en de piek-piekwaarde van het aandrijvingsignaal niet te klein mogen zijn, en het wordt algemeen aanbevolen groter dan 5V te zijn.
Het bovenstaande deel is verdeeld in drie schakelingen in totaal. Een daarvan is de fasaverschuivingscircuit gebouwd met de operationele versterker, de andere is de volger om de belastingscapaciteit te verbeteren, en de laatste is de signaalversterkingschakeling. Door de sonde aan te drijven met het bovenstaande signaal, kan deze succesvol worden aangestuurd.
Het tweede deel is het verwerkingsdeel van het ontvangen signaal, soortgelijk aan de verwerking van detecteursignalen. Ten eerste wordt het signaal geïsoleerd om te waarborgen dat het achterste signaal het voordetector-signaal niet beïnvloedt. Na isolatie wordt het signaal verzonden naar een bandpassefilter. De centrale frequentie en kwaliteitsfactor van het bandpassefilter moeten zelf ontworpen worden, en de centrale frequentie moet ingesteld worden volgens de parameters van de sonde. De centrale frequentie verschilt afhankelijk van de sonde.

Het uitgangssignaal van de bandpasmfilter wordt verzonden naar de signaalversterker, en de versterkingsfactor wordt doorgaans ingesteld volgens de werkelijke behoeften, wat ook samenhangt met de voedingsspanning van de operationele versterker. Het versterkte signaal mag niet in saturatie komen, want dat zal de eindresultaten van de test beïnvloeden; Vervolgens wordt een bias spanning toegevoegd omdat het detectiesignaal zowel positieve als negatieve signalen heeft, die tot AC-signalen behoren. Daarom wordt een bias spanning toegepast en wordt het signaal vervolgens naar de vermenigvuldiger gestuurd. Het referentiesignaal van de vermenigvuldiger gebruikt het bovenstaande kristaloscillatiesignaal voor differentiële frequentiebewerking. Het einduitgangssignaal van de vermenigvuldiger wordt naar de laagdoorlaatfilter gestuurd. De afknipfrequentie van de laagdoorlaatfilter hangt af van de werkelijke behoeften. Het uitgangssignaal van de laagdoorlaatfilter wordt naar de 555-timer gestuurd, waar het omgezet wordt in een puls-signaal. Het puls-signaal wordt naar de microcontroller gestuurd voor verwerking. Met behulp van de ingangscapturefunctie van de microcontroller wordt het herkenningsresultaat van de microcontroller gekalibreerd met de werkelijke stroomwaarde, en er worden een reeks conversiebewerkingen uitgevoerd om de gewenste stroomwaarde te verkrijgen. In een later stadium kan er een 4-20mA-stroom worden toegevoegd. Uitkomst, wat meer geschikt is voor lange afstand overdracht. Het onderstaande diagram toont respectievelijk de aandrijfcircuit en de versterkingscircuit.