CN205002854U - 一种超声波传感器配对测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超声波传感器配对测试装置，其特征在于，包括：超声波信号发生与检测分析器、第一传感器、第二传感器、超声波固体传输介质，所述超声波信号发生与检测分析器分别连接第一传感器、第二传感器，超声波固体传输介质包括相对的第一端和第二端，第一传感器安装在第一端，第二传感器安装在第二端。本实用新型的一种超声波传感器配对测试装置，其在对抗超声波流量计常见的顺逆流测量时间差偏大或偏小一个脉冲周期问题时，能发挥重大作用。能有效的判断被测试的传感器是否能满足信号处理要求。安装结构简单，测试更为简便，并且由于耦合剂具有粘稠的特性，不必增加紧固安装零件，拆装方便，批量测试效率较高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测试装置，具体涉及一种超声波传感器配对测试装置，本实用新型属于电子器件测试领域。
背景技术
时差法超声波流量计是一种无运动部件的流量测量仪表，其工作原理为在管道上下游各安置一个超声波传感器，工作时控制上游传感器发射超声波信号并由下游传感器接收，反之下游发射上游接收。超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息，因此通过计算顺逆流发射的超声波信号的传播时间就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。
由于顺逆流信号的包络线相似性，常采用基于互相关的信号处理方法来对顺逆流信号进行相关性判断，从而计算出时差。若顺逆流信号相关性不好，则可能导致时差（T逆-T顺）测量不正常，计算出的流量远大于或远小于实际流量。因此有必要对上下游探头进行配对，使顺逆流信号波形达到较高的相似度。
在处理超声波信号时，由于上下游传感器未经配对，有一定可能顺逆流信号波形并不是严格对称的，尤其在流场较为复杂的工况更易出现这类情况，造成的一个问题是：顺逆流信号波形错位相似，计算时差时可能错开一个周期，如用逆流的第二个接收信号时间减去顺流第一个接收信号时间，由此导致的流量偏差极大。
现有技术处理此类现象通常采用软件智能识别，即引入信号质量判断机制，但由于上下游传感器不匹配造成的信号不对称通常为永久性，这就增加了软件处理的难度与误判的概率。
实用新型内容
为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种超声波传感器配对测试装置，以解决现有技术难以对顺逆流信号时差进行准确计算的技术问题。
为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：
一种超声波传感器配对测试装置，其特征在于，包括：超声波信号发生与检测分析器、第一传感器、第二传感器、超声波固体传输介质，所述超声波信号发生与检测分析器分别连接第一传感器、第二传感器，超声波固体传输介质包括相对的第一端和第二端，第一传感器安装在第一端，第二传感器安装在第二端。
前述的一种超声波传感器配对测试装置，其特征在于，所述超声波信号发生与检测分析器包括超声波信号发生器，超声波检测分析器，所述超声波信号发生器连接超声波检测分析器，所述超声波检测分析器分别连接第一传感器和第二传感器。
前述的一种超声波传感器配对测试装置，其特征在于，超声波检测分析器包括顺逆流切换电路、超声波信号放大电路、A/D采样电路、采样时序控制电路，控制器，所述第一传感器和第二传感器分别连接顺逆流切换电路，顺逆流切换电路连接超声波信号放大电路，超声波信号放大电路连接A/D采样电路，A/D采样电路连接采样时序控制电路，采样时序控制电路连接控制器。
前述的一种超声波传感器配对测试装置，其特征在于，所述第一传感器通过耦合剂安装在第一端，所述第二传感器通过耦合剂安装在第二端。
前述的一种超声波传感器配对测试装置，其特征在于，超声波信号发生器分别对着第一传感器和第二传感器发送超声波信号。
前述的一种超声波传感器配对测试装置，其特征在于，控制器连接检测结果显示器。
本实用新型的有益之处在于：本实用新型的一种超声波传感器配对测试装置，其在对抗超声波流量计常见的顺逆流测量时间差偏大或偏小一个脉冲周期问题时，能发挥重大作用。能有效的判断被测试的传感器是否能满足信号处理要求。装结构简单，测试更为简便，并且由于耦合剂具有粘稠的特性，不必增加紧固安装零件，拆装方便，批量测试效率较高。
附图说明
图1是本实用新型一种超声波传感器配对测试装置的一个优选实施的结构示意图；
图2是本实用新型一种超声波传感器配对测试装置超声波发射、顺逆流切换电路；
图3是本实用新型一种超声波传感器配对测试装置信号放大滤波处理电路；
图4是本实用新型一种超声波传感器配对测试装置超声波信号发生与检测分析装置工作示意图；
图5是本实用新型一种超声波传感器配对测试装置理想情况下顺逆流信号重合示意图；
图6是本实用新型一种超声波传感器配对测试装置顺逆流信号错位相似示意图；
图中附图标记的含义：
1、第一传感器，2、第二传感器，3、超声波信号发生与检测分析器，4、超声波固体传输介质，5、耦合剂，6、超声波信号发生器，7、顺逆流切换电路，8、超声波信号放大电路，9、A/D采样电路，10、采样时序控制电路，11、控制器，12、检测结果显示器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。
参照图1所示，本实用新型一种超声波传感器配对测试装置，包括：超声波信号发生与检测分析器3、第一传感器1、第一传感器1、超声波固体传输介质4，所述超声波信号发生与检测分析器3分别连接第一传感器1、第二传感器2，超声波固体传输介质4包括相对的第一端和第二端，第一传感器1安装在第一端，第二传感器2安装在第二端。
本专利设计了一套可用于超声波传感器配对检测的装置，该装置主要由超声波信号发生与检测分析装置、超声波传感器、超声波固体传输介质4组成。待测超声波传感器被安装在超声波传输介质两端，第一传感器1安装在第一端，第二传感器2安装在第二端，传输介质为导声性能佳的固体材料，信号发生装置向其中一端传感器发送超声波信号，另一端传感器接收信号后送给信号检测分析装置，信号检测分析装置通过高速AD采样并保存本次接收信号的波形数据，下一个周期则正好相反，由上一周期接收端传感器发送超声波信号，另一端接收信号后同样送给信号检测分析装置。信号检测分析装置对两次接收信号的数据进行相关性分析，若相关性低于某一阈值则判定这一对传感器配对并不合适，需重新配对检测，直到相关性指标满足需要。
进一步，如图2、图3、图4所示，超声波信号发生与检测分析器3包括超声波信号发生器6，超声波检测分析器，所述超声波信号发生器6连接超声波检测分析器，所述超声波检测分析器分别连接第一传感器1和第二传感器2。超声波检测分析器包括顺逆流切换电路7、超声波信号放大电路8、A/D采样电路9、采样时序控制电路10，控制器11，所述第一传感器1和第二传感器2分别连接顺逆流切换电路7，顺逆流切换电路7连接超声波信号放大电路8，超声波信号放大电路8连接A/D采样电路9，A/D采样电路9连接采样时序控制电路10，采样时序控制电路10连接控制器11。所述第一传感器1通过耦合剂5安装在第一端，所述第二传感器2通过耦合剂5安装在第二端。超声波信号发生器6分别对着第一传感器1和第二传感器2发送超声波信号。控制器连接检测结果显示器12。检测结果由检测结果显示器12显示。
由此，本装置作为一种操作比较简易的设备，通过模拟超声波流量计的工作原理，构建了超声波发射接收的固体通道，通过检测两个超声波传感器的接收信号，能有效的判断被测试的这对传感器是否能满足信号处理要求。装置采用了非液态的声波传输介质，使得安装结构简单，测试更为简便，并且由于耦合剂5具有粘稠的特性，不必增加紧固安装零件，拆装方便，批量测试效率较高。
如图5和图6，实际运行按照如下进行，下述过程可以在控制器11中进行，控制器11可以为常用控制器11：
1.超声波信号以固定频率对第一传感器1进行脉冲群驱动，信号经过超声波传输介质到达第二传感器2，第二传感器2将接收到的信号送到信号检测分析装置；
2．接收信号在检测分析装置中进行放大滤波处理，然后对信号高速AD采样，采样取得数据队列A[n]；
3．对第二传感器2进行脉冲驱动，重复1～2步骤，取得与第一次反方向的信号数据队列B[n]；
4．只需求得两个队列差值的平均X=(1/n)∑|[A(m)-B(m)]|，其中m从0到n-1变化（X亦可用其它求相关性的方法来得出）；
5．X代表了两组采样数据的平均偏差量，X大于设定的合理偏差范围时，则认定该对传感器匹配不合格，反之则合格。
本专利技术在对抗超声波流量计常见的顺逆流测量时间差偏大或偏小一个脉冲周期问题时，能发挥重大作用。而在本装置测试时相当于流量的零点，如果测试出的相关性不佳则可以观察到时差偏大（不同于前面偏差一个脉冲周期），代表整机安装时零点会比较大，这种情况也不合格。通过传感器配对的源头控制，可使最终的流量计整机信号稳定，顺逆流波形一致性高，静态零点小，从而提高了测量的稳定性和抗干扰能力。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种超声波传感器配对测试装置，其特征在于，包括：超声波信号发生与检测分析器、第一传感器、第二传感器、超声波固体传输介质，所述超声波信号发生与检测分析器分别连接第一传感器、第二传感器，超声波固体传输介质包括相对的第一端和第二端，第一传感器安装在第一端，第二传感器安装在第二端。
2.根据权利要求1所述的一种超声波传感器配对测试装置，其特征在于，所述超声波信号发生与检测分析器包括超声波信号发生器，超声波检测分析器，所述超声波信号发生器连接超声波检测分析器，所述超声波检测分析器分别连接第一传感器和第二传感器。
3.根据权利要求2所述的一种超声波传感器配对测试装置，其特征在于，超声波检测分析器包括顺逆流切换电路、超声波信号放大电路、A/D采样电路、采样时序控制电路，控制器，所述第一传感器和第二传感器分别连接顺逆流切换电路，顺逆流切换电路连接超声波信号放大电路，超声波信号放大电路连接A/D采样电路，A/D采样电路连接采样时序控制电路，采样时序控制电路连接控制器。
4.根据权利要求3所述的一种超声波传感器配对测试装置，其特征在于，所述第一传感器通过耦合剂安装在第一端，所述第二传感器通过耦合剂安装在第二端。
5.根据权利要求4所述的一种超声波传感器配对测试装置，其特征在于，超声波信号发生器分别对着第一传感器和第二传感器发送超声波信号。
6.根据权利要求5所述的一种超声波传感器配对测试装置，其特征在于，控制器连接检测结果显示器。
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| CN201520758809.0U CN205002854U (zh) | 2015-09-28 | 2015-09-28 | 一种超声波传感器配对测试装置 |
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Cited By (1)
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| CN113406413A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-17 | 浙江启尔机电技术有限公司 | 一种换能器特性检测装置及检测方法 |
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