Liệu việc thiết kế đồng hồ đo lưu lượng siêu âm Doppler có đơn giản đến mức đã được giải quyết chưa?

Bộ đo lưu lượng siêu âm Doppler là thiết bị sử dụng nguyên lý chuyển dịch tần số Doppler để đo vận tốc dòng chảy chất lỏng. Do đó, bộ đo lưu lượng siêu âm Doppler phù hợp để đo các chất lỏng chứa hạt rắn hoặc bọt khí, nhưng không thích hợp để đo nước tinh khiết.

Chúng tôi hiện đang làm việc trên một bộ đo lưu lượng siêu âm Doppler và ghi lại quá trình ở đây để nhớ những trở ngại:
Trước hết, một bộ đo lưu lượng siêu âm cần hai đầu dò siêu âm, một để phát tín hiệu và cái còn lại để nhận tín hiệu. Vì vậy, mạch được chia thành hai phần: một phần dùng để phát tín hiệu điều khiển của đầu dò, và phần còn lại dùng để xử lý tín hiệu đã nhận;
Trước tiên, có mạch điều khiển: trước hết, một tinh thể dao động được sử dụng để tạo ra tín hiệu hình sin, sau đó tín hiệu hình sin được sử dụng để xây dựng bộ đổi pha bằng cách sử dụng mạch khuếch đại hoạt động. Sau đó, hai tín hiệu được khuếch đại thông qua mạch khuếch đại hoạt động như tín hiệu điều khiển để điều khiển đầu dò. Tín hiệu điều khiển đã được hiệu chỉnh cuối cùng được hiển thị trong hình dưới đây:

Điểm cần lưu ý ở đây là độ lớn và giá trị đỉnh-đỉnh của tín hiệu điều khiển không được quá nhỏ, và thường nên lớn hơn 5V.
Phần trên được chia thành ba mạch. Một là mạch đổi pha được xây dựng bởi bộ khuếch đại hoạt động, thứ hai là mạch bám theo để cải thiện khả năng tải, và cuối cùng là mạch khuếch đại tín hiệu. Bằng cách điều khiển đầu dò với tín hiệu trên, nó có thể được điều khiển thành công.
Phần thứ hai là phần xử lý tín hiệu đã nhận, tương tự như việc xử lý tín hiệu của đầu dò. Trước tiên, tín hiệu được cô lập để đảm bảo rằng tín hiệu phía sau không ảnh hưởng đến tín hiệu đầu dò phía trước. Sau khi cô lập, tín hiệu được gửi đến bộ lọc thông频频. Tần số trung tâm và hệ số chất lượng của bộ lọc thông频频 cần được thiết kế bởi chính người sử dụng, và tần số trung tâm nên được đặt theo các thông số của đầu dò. Tần số trung tâm thay đổi tùy thuộc vào đầu dò.

Tín hiệu đầu ra của bộ lọc thông频频 được gửi đến bộ khuếch đại tín hiệu, và hệ số khuếch đại thường được đặt theo nhu cầu thực tế, điều này cũng liên quan đến điện áp nguồn của bộ khuếch đại hoạt động. Tín hiệu đã được khuếch đại không thể đạt đến độ bão hòa, điều này sẽ ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm cuối cùng; Sau đó, một điện áp chệch phase được thêm vào vì tín hiệu của bộ dò có cả tín hiệu dương và âm, thuộc về tín hiệu AC. Do đó, một điện áp chệch phase được áp dụng và tín hiệu sau đó được gửi đến bộ nhân. Tín hiệu tham chiếu của bộ nhân sử dụng tín hiệu đầu ra từ tinh thể dao động được đề cập ở trên để xử lý tần số vi sai. Tín hiệu đầu ra cuối cùng của bộ nhân được gửi đến bộ lọc thông thấp. Tần số cắt của bộ lọc thông thấp phụ thuộc vào nhu cầu thực tế. Tín hiệu đầu ra của bộ lọc thông thấp được gửi đến bộ định thời 555, nơi nó được chuyển thành tín hiệu xung. Tín hiệu xung được gửi đến vi điều khiển để xử lý. Sử dụng chức năng bắt giữ đầu vào của vi điều khiển, kết quả nhận dạng của vi điều khiển được hiệu chỉnh với giá trị dòng chảy thực tế, và một loạt các phép toán chuyển đổi được thực hiện để thu được giá trị dòng chảy mong muốn. Ở giai đoạn sau, có thể thêm đầu ra dòng điện 4-20mA, phù hợp hơn cho truyền dẫn xa. Hình dưới đây lần lượt hiển thị mạch lái và mạch khuếch đại.