CN208795305U - 一种适用于多管路的超声波流量计计量撬 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于多管路的超声波流量计计量撬，包括超声波激励信号电路和接收放大电路，所述超声波激励信号电路的输入引脚通过I/O引脚放大电路连接有主控制器，所述超声波激励信号电路的输出端通过超声波流量计连接有接收放大电路，所述接收放大电路输出端与主控制器的A/D接口相连接，所述超声波激励信号电路包括主控芯片，所述主控芯片的输入端均分别连接有分流电阻，所述分流电阻的另一端均通过滤波电容直接接地，利用主控制器的丰富外设模块、丰富的储存资源和高速的处理能力，并结合改进的阈值和过零检测方法，实现了超声波流量计计量撬的温度补偿和渡越时间检测的功能，提高了***运算速度。

Description

一种适用于多管路的超声波流量计计量撬

技术领域

本实用新型涉及超声波流量计计量撬领域，具体为一种适用于多管路的超声波流量计计量撬。

背景技术

流量计量作为计量的一种，是计量科学技术的重要组成部分，它与科学研究、国民经济和国防建设有着密切的联系。尤其是在能源危机愈发严重，工业生产自动化变更愈加快速的当今，流量计在国民经济中的地位越发重要。因此，做好流量计的研发工作，对促进科学技术发展、提高生活水平、增加国民经济具有重要意义，流量计发展非常迅速，为了满足不同种类的流体特性，流量计被分为较多的种类，按结构和测量方法大致可分为：差压式流量计、超声波流量计、质量流量计等，这些流量计都存在各自的优点，但是也存在各自的局限性。

例如，申请号为201620539079.，专利名称为一种新型多管路超声波流量计计量撬的实用新型专利：

其入口管汇的进气和分流方式更容易确保上游气源充分混合，使得逐路超声波流量计流体介质更为均匀，确保管汇在线色谱分析小屋数据更具有代表性，有利于提高商品贸易计量的精度；多路流量计通过比对流程设计，可实现超声波流量计相互比对和互为备用。

但是，现有的适用于多管路的超声波流量计计量撬存在以下缺陷：

(1)一些流量计不能在高温条件下使用，如容积式流量计，当温度过高时，会导致仪表的测量精度下降；一些流量计则不能承受太大的压力，如差压式流量计，当外部压力过大时，会造成能量的浪费；

(2)还有一些流量计的测量范围宽度窄，测量精度低，并且对被测流体也有较高要。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种适用于多管路的超声波流量计计量撬，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种适用于多管路的超声波流量计计量撬，包括超声波激励信号电路和接收放大电路，所述超声波激励信号电路的输入引脚通过I/O引脚放大电路连接有主控制器，所述超声波激励信号电路的输出端通过超声波流量计连接有接收放大电路，所述接收放大电路输出端与主控制器的A/D接口相连接，所述超声波激励信号电路包括主控芯片，所述主控芯片的输入端均分别连接有分流电阻，所述分流电阻的另一端均通过滤波电容直接接地，所述主控芯片的引脚端与I/O引脚放大电路相连接，所述主控芯片的信号端分别连接有第一耦合电容和第二耦合电容，所述第一耦合电容、第二耦合电容的另一端分别通过第一分压电阻和第二分压电阻直接接地，所述主控芯片的输出端通过输出信号线与超声波流量计相连接。

进一步地，所述I/O引脚放大电路包括放大器，所述放大器的反向端与主控芯片的引脚端相连接，所述放大器的输出端分别连接有第三分压电阻和第四分压电阻，所述第三分压电阻的另一端连接有电源，所述第三分压电阻的另一端还通过限流电阻连接有三极管，所述三极管的基极与放大器的输出端相连接，所述第四分压电阻的另一端直接接地。

进一步地，所述放大器的集电极连接有输出信号线，所述放大器的集电极还通过第五分压电阻与放大器发射极相连接，所述放大器的发射极直接接地。

进一步地，所述接收放大电路包括第一信号放大器和第二信号放大器，所述第一信号放大器的输出端与主控制器相连接，所述第一信号放大器的输出端还分别连接有第一电容和第一电阻，所述第一电容和第一电阻的另一端并接到第一信号放大器的反相端，所述第一信号放大器的反相端还串接有第二电容和第二电阻，所述第一信号放大器的同相端还并接有第三电容和第三电阻，所述第一信号放大器的同相端通过第四电容与第二信号放大器相连接。

进一步地，所述第二信号放大器的输出端并接有第五电容和第四电阻，所述第五电容和第四电阻的另一端与第二信号放大器的反相端相连接，所述第二信号放大器的反相端串接有第六电容和第五电阻，所述第二信号放大器的同相端串接有第七电容和第六电阻，所述第二信号放大器的同相端还通过第八电容连接有输入信号线。

进一步地，所述主控制器的信号端还通过SPI接口连接有温度检测器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的适用于多管路的超声波流量计计量撬，利用主控制器的丰富外设模块、丰富的储存资源和高速的处理能力，并结合改进的阈值和过零检测方法，实现了超声波流量计计量撬的温度补偿和渡越时间检测的功能；

(2)本实用新型的适用于多管路的超声波流量计计量撬，采用查表法，实现超声流量计的温度补偿工作，提高了***运算速度。

附图说明

图1为本实用新型的整体模块示意图；

图2为本实用新型的超声波激励信号电路图；

图3为本实用新型的I/O引脚放大电路图；

图4为本实用新型的接收放大电路图。

图中标号：

1-超声波激励信号电路；2-超声波流量计；3-主控制器；4-I/O引脚放大电路；5-接收放大电路；6-SPI接口；7-温度检测器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图4所示，本实用新型提供了一种适用于多管路的超声波流量计计量撬，包括超声波激励信号电路1和接收放大电路5，超声波激励信号电路1的输入引脚通过I/O引脚放大电路4连接有主控制器3，超声波激励信号电路1的输出端通过超声波流量计2连接有接收放大电路5，接收放大电路5输出端与主控制器3的A/D接口相连接，主控制器3的信号端还通过SPI接口6连接有温度检测器7。

本实施例中，采用型号为TMS320F2812DSP作为主控制器3的核心芯片，利用该芯片丰富的外设模块、丰富的储存资源和高速的处理能力，并结合改进的阈值和过零检测方法，实现超声波流量计计量撬的温度补偿和渡越时间检测的功能。

超声波激励信号电路1包括主控芯片U1，主控芯片U1的输入端均分别连接有分流电阻R_1，1…4，分流电阻R_1，1…4的另一端均通过滤波电容C_1，1…4直接接地GND，主控芯片U1的引脚端与I/O引脚放大电路4相连接，主控芯片U1的信号端分别连接有第一耦合电容C11和第二耦合电容C12，第一耦合电容C11、第二耦合电容C12的另一端分别通过第一分压电阻R11和第二分压电阻R12直接接地GND，主控芯片U1的输出端通过输出信号线与超声波流量计2相连接。

本实施例中，主控芯片U1采用CMOS系列的CD4052芯片，它是一个差分4通道数字控制模拟开关，由A、B两个二进制控制输入端和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流，只要改变A、B引脚的电平，就可以得到相应的通道，而不同通道都有相应的电压信号源，这就可以通过调节外接电压得到自身所需的超声波电压激励信号。

本实施例中，超声波激励脉冲信号频率应与主控制器中所设置的激励发射频率一致，根据工作环境温度通过查表法获取超声流量计的激励发送频率。

本实施例中，设计了一个超声波激励信号电路1，进而实现超声流量计的温度自动补偿，采用的激励方式为调幅与调频相结合的电压激励方式，通过电压调幅使接收波形更加稳定，并寻找电压频率突变点来锁定过零点。

I/O引脚放大电路4包括放大器A1，放大器A1的反向端与主控芯片U1的引脚端相连接，放大器A1的输出端分别连接有第三分压电阻R13和第四分压电阻R14，第三分压电阻R13的另一端连接有电源VCC，第三分压电阻R13的另一端还通过限流电阻R16连接有三极管Q1，三极管Q1的基极与放大器A1的输出端相连接，第四分压电阻R14的另一端直接接地GND，放大器A1的集电极连接有输出信号线，放大器A1的集电极还通过第五分压电阻R15与放大器A1发射极相连接，放大器A1的发射极直接接地GND。

本实施例中，采用2N3904型号的三极管Q1芯片，对的主控制器3内部的I\O输出引脚电压进行放大，把引脚2和5设置为低电平，74HC125是主控制器3内部的三态输出的四总线缓冲门，当74HC125的输入引脚1和4为低电平时，输出为低电平，当为高电平时，输出为高阻态。

接收放大电路5包括第一信号放大器N1和第二信号放大器N2，第一信号放大器N1的输出端与主控制器3相连接，第一信号放大器N1的输出端还分别连接有第一电容C1和第一电阻R1，第一电容C1和第一电阻R1的另一端并接到第一信号放大器N1的反相端，第一信号放大器N1的反相端还串接有第二电容C2和第二电阻R2，第一信号放大器N1的同相端还并接有第三电容C3和第三电阻R3，第一信号放大器N1的同相端通过第四电容C4与第二信号放大器N2相连接，第二信号放大器N2的输出端并接有第五电容C5和第四电阻R4，第五电容C5和第四电阻R4的另一端与第二信号放大器N2的反相端相连接，第二信号放大器N2的反相端串接有第六电容C6和第五电阻R5，第二信号放大器N2的同相端串接有第七电容C7和第六电阻R6，第二信号放大器N2的同相端还通过第八电容C8连接有输入信号线。

本实施例中，超声波信号经过管道传播，信号已经受到严重衰减，通常只有几毫伏或者几十毫伏，需对接收信号进行放大处理，接收放大电路5内部选用NE5534型号的第一信号放大器N1和第二信号放大器N2对超声波接收信号进行两次放大，NE5534是一款频带宽度为10MHz，输入噪声为3.5nV/Hz的单路高效低噪音运算放大器。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种适用于多管路的超声波流量计计量撬，包括超声波激励信号电路(1)和接收放大电路(5)，其特征在于：所述超声波激励信号电路(1)的输入引脚通过I/O引脚放大电路(4)连接有主控制器(3)，所述超声波激励信号电路(1)的输出端通过超声波流量计(2)连接有接收放大电路(5)，所述接收放大电路(5)输出端与主控制器(3)的A/D接口相连接，所述超声波激励信号电路(1)包括主控芯片(U1)，所述主控芯片(U1)的输入端均分别连接有分流电阻(R_1，1…4)，所述分流电阻(R_1，1…4)的另一端均通过滤波电容(C_1，1…4)直接接地(GND)，所述主控芯片(U1)的引脚端与I/O引脚放大电路(4)相连接，所述主控芯片(U1)的信号端分别连接有第一耦合电容(C11)和第二耦合电容(C12)，所述第一耦合电容(C11)、第二耦合电容(C12)的另一端分别通过第一分压电阻(R11)和第二分压电阻(R12)直接接地(GND)，所述主控芯片(U1)的输出端通过输出信号线与超声波流量计(2)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于多管路的超声波流量计计量撬，其特征在于：所述I/O引脚放大电路(4)包括放大器(A1)，所述放大器(A1)的反向端与主控芯片(U1)的引脚端相连接，所述放大器(A1)的输出端分别连接有第三分压电阻(R13)和第四分压电阻(R14)，所述第三分压电阻(R13)的另一端连接有电源(VCC)，所述第三分压电阻(R13)的另一端还通过限流电阻(R16)连接有三极管(Q1)，所述三极管(Q1)的基极与放大器(A1)的输出端相连接，所述第四分压电阻(R14)的另一端直接接地(GND)。

3.根据权利要求2所述的一种适用于多管路的超声波流量计计量撬，其特征在于：所述放大器(A1)的集电极连接有输出信号线，所述放大器(A1)的集电极还通过第五分压电阻(R15)与放大器(A1)发射极相连接，所述放大器(A1)的发射极直接接地(GND)。

4.根据权利要求1所述的一种适用于多管路的超声波流量计计量撬，其特征在于：所述接收放大电路(5)包括第一信号放大器(N1)和第二信号放大器(N2)，所述第一信号放大器(N1)的输出端与主控制器(3)相连接，所述第一信号放大器(N1)的输出端还分别连接有第一电容(C1)和第一电阻(R1)，所述第一电容(C1)和第一电阻(R1)的另一端并接到第一信号放大器(N1)的反相端，所述第一信号放大器(N1)的反相端还串接有第二电容(C2)和第二电阻(R2)，所述第一信号放大器(N1)的同相端还并接有第三电容(C3)和第三电阻(R3)，所述第一信号放大器(N1)的同相端通过第四电容(C4)与第二信号放大器(N2)相连接。

5.根据权利要求4所述的一种适用于多管路的超声波流量计计量撬，其特征在于：所述第二信号放大器(N2)的输出端并接有第五电容(C5)和第四电阻(R4)，所述第五电容(C5)和第四电阻(R4)的另一端与第二信号放大器(N2)的反相端相连接，所述第二信号放大器(N2)的反相端串接有第六电容(C6)和第五电阻(R5)，所述第二信号放大器(N2)的同相端串接有第七电容(C7)和第六电阻(R6)，所述第二信号放大器(N2)的同相端还通过第八电容(C8)连接有输入信号线。

6.根据权利要求1所述的一种适用于多管路的超声波流量计计量撬，其特征在于：所述主控制器(3)的信号端还通过SPI接口(6)连接有温度检测器(7)。