Czy konstrukcja przepływomierza ultradźwiękowego Dopplera jest tak prosta, że ​​została rozwiązana? Polska

Przepływomierz ultradźwiękowy Dopplera to urządzenie wykorzystujące zasadę przesunięcia częstotliwości Dopplera do pomiaru prędkości przepływu cieczy. Dlatego przepływomierze ultradźwiękowe Dopplera nadają się do pomiaru płynów zawierających cząstki stałe lub pęcherzyki, ale nie do pomiaru czystej wody.

Obecnie pracujemy nad przepływomierzem ultradźwiękowym Dopplera i opisujemy tutaj proces, aby pamiętać o przeszkodach:
Po pierwsze, przepływomierz ultradźwiękowy wymaga dwóch sond ultradźwiękowych, jednej do przesyłania sygnałów, a drugiej do odbierania sygnałów. Dlatego obwód jest podzielony na dwie części: jedna służy do przesyłania sygnału sterującego sondy, a druga do przetwarzania odbieranego sygnału;
Po pierwsze, istnieje obwód sterujący: najpierw oscylator kwarcowy służy do generowania sygnału o fali prostokątnej, a następnie sygnał o fali prostokątnej służy do budowy przesuwnika fazowego za pomocą obwodu wzmacniacza operacyjnego. Następnie oba sygnały są wzmacniane przez obwód wzmacniacza operacyjnego jako sygnał sterujący do sterowania sondą. Ostateczny debugowany sygnał sterujący pokazano na poniższym rysunku:

Należy tutaj zauważyć, że amplituda i wartość szczytowa sygnału sterującego nie mogą być zbyt małe i ogólnie zaleca się, aby były większe niż 5 V.
Powyższa część podzielona jest łącznie na trzy obwody. Jeden to obwód przesuwania fazy zbudowany przez wzmacniacz operacyjny, drugi to element uzupełniający poprawiający obciążalność, a ostatni to obwód wzmacniający sygnał. Kierując sondę powyższym sygnałem można ją z powodzeniem wysterować.
Druga część to część przetwarzająca odebrany sygnał, podobna do przetwarzania sygnałów detektora. Po pierwsze, sygnał jest izolowany, aby zapewnić, że sygnał z tyłu nie wpływa na sygnał detektora przedniego. Po izolacji sygnał przesyłany jest do filtra środkowoprzepustowego. Częstotliwość środkową i współczynnik jakości filtra środkowoprzepustowego należy zaprojektować samodzielnie, a częstotliwość środkową ustawić zgodnie z parametrami sondy. Częstotliwość środkowa różni się w zależności od sondy.

Sygnał wyjściowy filtra środkowoprzepustowego kierowany jest do wzmacniacza sygnału, a współczynnik wzmocnienia dobierany jest zazwyczaj w zależności od rzeczywistych potrzeb, co jest również powiązane z napięciem zasilania wzmacniacza operacyjnego. Wzmocniony sygnał nie może osiągnąć nasycenia, co będzie miało wpływ na końcowe wyniki testu; Następnie dodaje się napięcie polaryzacji, ponieważ sygnał detektora zawiera sygnały dodatnie i ujemne, które należą do sygnałów prądu przemiennego. Dlatego przykładane jest napięcie polaryzacji, a następnie sygnał jest wysyłany do powielacza. Sygnał odniesienia mnożnika wykorzystuje wspomniany powyżej sygnał wyjściowy oscylatora kwarcowego do przetwarzania częstotliwości różnicowej. Końcowy sygnał wyjściowy mnożnika przesyłany jest do filtra dolnoprzepustowego. Częstotliwość odcięcia filtra dolnoprzepustowego zależy od rzeczywistych potrzeb. Sygnał wyjściowy filtra dolnoprzepustowego jest wysyłany do timera 555, który jest przetwarzany na sygnał impulsowy. Sygnał impulsowy jest wysyłany do mikrokontrolera w celu przetworzenia. Korzystając z funkcji przechwytywania sygnału wejściowego mikrokontrolera, wynik rozpoznania mikrokontrolera jest kalibrowany z rzeczywistą wartością przepływu i przeprowadzana jest seria operacji konwersji w celu uzyskania pożądanej wartości przepływu. W późniejszym etapie można dodać prąd 4-20mA. Wyjście, bardziej odpowiednie do transmisji na duże odległości. Poniższy schemat przedstawia odpowiednio obwód sterujący i obwód wzmacniający.