Doppler ultrasonik debimetrenin tasarımı çözülebilecek kadar basit mi?

Doppler ultrasonik akış ölçer, sıvı akış hızını ölçmek için Doppler frekans kayması prensibini kullanan bir cihazdır. Bu nedenle Doppler ultrasonik akış ölçerler, katı parçacıklar veya kabarcıklar içeren sıvıları ölçmek için uygundur ancak saf suyu ölçmek için uygun değildir.

Şu anda bir Doppler ultrasonik akış ölçer üzerinde çalışıyoruz ve engelleri akılda tutmak için süreci buraya yazıyoruz:
İlk olarak, bir ultrasonik akış ölçer, biri sinyalleri iletmek ve diğeri sinyalleri almak için olmak üzere iki ultrasonik prob gerektirir. Bu nedenle devre iki parçaya bölünmüştür: biri probun tahrik sinyalini iletmek için kullanılır, diğeri alınan sinyalin işlenmesi için kullanılır;
İlk olarak, tahrik devresi vardır: ilk olarak, bir kare dalga sinyali üretmek için bir kristal osilatör kullanılır ve daha sonra kare dalga sinyali, bir operasyonel amplifikatör devresi kullanılarak bir faz kaydırıcı oluşturmak için kullanılır. Daha sonra iki sinyal, probu hareket ettirecek tahrik sinyali olarak operasyonel yükselteç devresi aracılığıyla güçlendirilir. Hata ayıklanan son sürüş sinyali aşağıdaki şekilde gösterilmektedir:

Burada dikkat edilmesi gereken nokta, sürüş sinyalinin genliği ve tepeden tepeye değerinin çok küçük olamayacağı ve genellikle 5V'den büyük olması tavsiye edildiğidir.
Yukarıdaki kısım toplamda üç devreye ayrılmıştır. Biri işlemsel yükseltecin kurduğu faz kaydırma devresi, diğeri yük kapasitesini artırmak için takipçi ve sonuncusu da sinyal yükseltme devresidir. Probu yukarıdaki sinyalle sürerek başarılı bir şekilde sürülebilir.
İkinci kısım, dedektör sinyallerinin işlenmesine benzer şekilde, alınan sinyalin işlenme kısmıdır. İlk olarak, arka uç sinyalinin ön dedektör sinyalini etkilememesini sağlamak için sinyal izole edilir. İzolasyondan sonra sinyal bant geçiren filtreye gönderilir. Bant geçiren filtrenin merkez frekansı ve kalite faktörü kendisi tarafından tasarlanmalı ve merkez frekansı probun parametrelerine göre ayarlanmalıdır. Merkez frekansı proba bağlı olarak değişir.

Bant geçiren filtrenin çıkış sinyali sinyal amplifikatörüne gönderilir ve amplifikasyon faktörü genellikle operasyonel amplifikatörün güç kaynağı voltajıyla da ilgili olan gerçek ihtiyaçlara göre ayarlanır. Güçlendirilmiş sinyal, nihai test sonuçlarını etkileyecek doygunluğa ulaşamıyor; Daha sonra dedektör sinyali AC sinyallere ait pozitif ve negatif sinyallere sahip olduğundan bir ön gerilim eklenir. Bu nedenle öngerilim voltajı uygulanır ve ardından sinyal çarpana gönderilir. Çarpanın referans sinyali, diferansiyel frekans işleme için yukarıda bahsedilen kristal osilatör çıkış sinyalini kullanır. Çarpanın son çıkış sinyali alçak geçiren filtreye gönderilir. Alçak geçiren filtrenin kesme frekansı gerçek ihtiyaçlara bağlıdır. Alçak geçiren filtrenin çıkış sinyali, darbe sinyaline dönüştürülen 555 zamanlayıcıya gönderilir. Darbe sinyali işlenmek üzere mikro denetleyiciye gönderilir. Mikro denetleyicinin giriş yakalama fonksiyonu kullanılarak, mikro denetleyicinin tanıma sonucu gerçek akış değeriyle kalibre edilir ve istenen akış değerini elde etmek için bir dizi dönüştürme işlemi gerçekleştirilir. Daha sonraki aşamada 4-20mA akım eklenebilir. Çıkış, uzun mesafe iletimi için daha uygundur. Aşağıdaki diyagram sırasıyla tahrik devresini ve amplifikasyon devresini göstermektedir.