CN2253825Y - 智能超声波流量计 - Google Patents

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汪宏斌
胡朝田
费剑
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Abstract

本实用新型是智能超声波流量计、由电源、超声波发射与接收及切换、放大、微电脑***及监视与自校电路、显示装置构成。具有体积小、功耗低；测量的稳定性与可靠性高，精度达±1.5％；用双键盘输入，缩短了程序的运行周期，运算速度快；抑制了多种死机现象，再获电时能找到程序的断口恢复运行；能自检判明故障点，便于维修，安装方便等特点。适宜测量φ100-2500mm的塑料与金属管道内的各种液体的流量、流速及流向使用。

Description

智能超声波流量计
本实用新型涉及一种液体流量的超声波测量仪器。
现有的机械表式流量计，测量精确度低，灵敏度低；现有的超声波流量计抗干扰能力差，测量的稳定性与可靠性差，工艺结构差。
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种智能超声波流量计，应用微电脑技术于超声波测量仪上，对于管径φ100～φ2500mm的管道都能精确地测量出其中各种液体的流量、流速及流向，工作可靠性高，体积小、功耗低、安装、维修方便。适宜测量塑料、金属管道内的各种液体的流量应用。
本实用新型是这样实现的：智能超声波流量计，由电源电路，它将220V变换输出+2500V、+12V、+5V、-15V的工作电源，超声波发射1、2，超声波接收1、2，切换电路1、2，放大与信号补偿电路，由中央处理，程序、译码、时钟、定时、数据存贮、数据显示、电压选择、功能转换、键盘组成的微电脑***及其监视与自校电路、显示装置构成。监视电路对电源与干扰进行监视，由集成块IC1、型号MAX791或MAXb91，其脚1串接电阻R1与二极管D1的负极，D1的正极接+5V电源，D1的型号1N4001。IC1的脚1同时接3.6V充电池的正极，充电电池的负极接地，作为断电保护电源。IC1的脚2接微电脑的保护存贮器6116的保护脚。IC1的脚3接+5V电源与电容C1的一端，C1的另一端接地。IC1的脚4接地。IC1的脚6接CLK时钟信号，电阻R3的一端接+5V电源，R3的另一端并接电阻R2、R4、电容C3的一端与IC1的脚7，R2的另一端接IC1的脚6，R4与C3的另一端接地。IC1的脚8接电容C2的一端，C2的另一端接地。IC1的脚9接二极管D2的正极，D2的负极接IC1的脚14，D2的型号IN414B，IC1的脚15接中央处理器CPU的RESET脚。放大与信号补偿电路中采用两级三极管进行前置放大，其末级放大部分用集成块IC2、型号7652，IC2的脚5并接电阻R5与可变电阻R7的一端，R5的另一端接地，R7的另一端接电阻R8、R8的另一端接非门集成块IC3的脚2，IC3型号74MCO4。IC2的脚6串接电阻R6与电容C4，C4的另一端接前置放大器的第二级三极管的发射极。IC2的脚7接-6V电源。IC2的脚11接+8V电源。IC2的脚9并接电阻R10与电容C5，R10与C5的另一端并接于三极管D3的基极，D3的集电极并接电阻R9与IC3的脚1，R9的另一端接+5V电源，D3的发射极接地，计时器的信号输入接D3的集电极，D3的型号3DK2。自校电路用集成块IC4、型号74HC14，IC4的脚1并接电阻R11与电容C6，C6的另一端接地，R11的另一端并接IC4的脚2与脚3。IC4的脚4接开关K2后接于超声波接收端2，IC4的脚10接开关K1后接于超声波接收端1。关闭开关K1、K2即可自校；断开开关K1、K2，恢复正常测量。IC4的脚13并接电阻R12与电容C7，C7的另一端接地，R12的另一端并接IC4的脚11与脚12。IC4的脚14接+5V电源，IC4的脚7接地。键盘由数据输入与功能选择两组组成。数据输入用通用的数码输入键盘。功能选择键盘由集成块IC6、型号74HC273，IC6的脚1、20接+5V电源，脚10接地。IC6的输出脚Q1-Q8分别连微电脑的数据线。IC6的输入脚D1-D8分别并联电阻R20-R13与电容C15-C8的一端后，再分别连接一个功能输入键，然后接地，R13-R20的另一端接+5V电源，C8-C15的另一端接地。IC6的脚11接集成块IC5的脚10，IC5的脚1、2、3、4、5、6、8、9分别接于IC6的D1-D8脚。IC5的型号为74HC30。高压发射脉冲的切换电路1、2采用3FB-3J型水银湿簧垂直式继电器K31、K32与K41、K42，各接超声波换能器1、2的一个极，超声波换能器1、2的另一个极接地，其接收信号输出连接于放大电路的前置放大的信号输入电容。使用时，其测量换能器安装于管道外壁。
本实用新型具有采用HC系列数字集成电路，体积小，功耗低；测量的稳定性与可靠性高，测量精度达±1.5％；用双键盘输入、缩短了程序的运行周期，运算速度快；能同***机通讯联网，数据传输；采用了监视电路对电源与干扰进行监视，有效地抑制了飞程序死机、电源波动死机、复电死机等多种死机现象，再获电时能找到程序的断口恢复运行；放大电路采用脉冲调节，能精确地调节放大倍数，提高信噪比，抑制管壁粗糙所产生的慢反射，提高时差精度；自校电路在安装过程中能方便地自检整机的好坏，并判明故障点，便于调整与维修，安装方便等特点。适宜测量φ100-φ2500mm的塑料与金属管道内的各种液体的流量、流速及流向使用。
本实用新型以下将结合附图与实施例进一步描述：
图1为方框原理图，图2为监视电路图，图3为放大电路的末级放大部分，图4为自校电路，图5为功能选择键盘电路图，图6为切换电路1、2。
实施例：
监视电路图2中，集成块IC1的型号MAX791或MAX691，电阻R1 100Ω、R2 1K、R3 5.1K、R4 4.7K，电容C1 0.047、C20.1、C3 0.1，二极管D11N4001、D2 1N414B。放大电路的末极放大部分图3中，集成块IC2的型号7652、IC3的型号74HC04，电阻R5 51Ω、R6、R8 1K、R7为470K的可变电阻R9、R10 10K，电容C4、C5 0.047。自校电路图4中，集成块IC4的型号74HC14，电阻R11、R12 100K，电容C6、C70.01，开关K1、K2选用按键式开关。功能选择键盘电路图5中，集成块IC5的型号74HC30、IC6的型号74HC273、电阻R13-R20 5.1K、电容C8-C15 0.047，八个按键上分别标注其功能符号。切换电路1、2图6中，K31与K32、K41与K42为两组3FB-3J型水银湿簧垂直式继电器，超声波换能器1、2选用φ40mm的高压陶瓷换能器。
微电脑板选用JTZ801型。将上述元件按图连接装配即成。

Claims (5)

  1. 智能超声波流量计，包括输出+2500V、+12V、+5V、-15V的电源，超声波发射1、2，超声波接收1、2，切换电路1、2，放大与信号补偿电路，由中央处理、程序、译码、时钟、定时、数据存贮、数据显示、电压选择、功能转换、键盘组成的微电脑***及其监视与自校电路、显示装置构成，其特征在于：
    (1)、监视电路对电源与干扰进行监视，由集成块IC1、型号MAX791、MAX691，其脚1串接电阻R1与二极管D1的负极，D1的正极接+5V电源，D1的型号IN4001，IC1脚1同时接3.6V充电电池的正极，充电电池的负极接地；IC1的脚2接微电脑的保护存贮器材6116的保护脚；IC1的脚3接+5V电源与电容C1的一端，C1的另一端接地；IC1的脚4接地；IC1的脚6接CLK时钟信号，电阻R3的一端接+5V电源，R3的另一端并接电阻R2、R4、电容C3的一端与IC1的脚7，R2的另一端接IC1的脚6，R4与C3的另一端接地；IC1的脚8接电容C2的一端，C2的另一端接地；IC1的脚9接二极管D2的正极，D2的负极接IC1的脚14，D2的型号IN414B，IC1的脚15接中央处理CPV的RESET脚；
  2. (2)、采用两级三极管进行前置放大，放大电路的末级放大部分用集成块IC2，型号7652，IC2的脚5并接电阻R5与可变电阻R7的一端，R5的另一端接地，R7的另一端接电阻R8，R8的另一端接非门集成块IC3的脚2，IC3的型号74MC04；IC2的脚6串接电阻R6与电容C4，C4的另一端接前置放大的第二级三极管的发射极；IC2的脚7接-6V电源；IC2的脚11接+8V电源；IC2的脚9并接电阻R10与电容C5，R10与C5的另一端并接于三极管D3的基极，D3的集电极并接电阻R9与IC3的脚1，R9的另一端接+5V电源，D3的发射极接地，计时器的信号输入接D3的集电极，D3的型号为3DK2；
  3. (3)、自校电路用集成块IC4、型号74HC14，IC4的脚1并接电阻R11与电容C6，C6的另一端接地，R11的另一端并接IC4的脚2与脚3；IC4的脚4接开关K2后接于超声波接收端2、IC4的脚10接开关K1后接于超声波接收端1；IC4的脚13并接电阻R12与电容C7，C7的另一端接地，R12的另一端并接IC4的脚11与脚12；IC4的脚14接+5V电源，IC4的脚7接地；
  4. (4)、键盘由数据输入与功能选择两组组成，功能选择键盘由集成块IC6、型号74HC273，IC6的脚1、20接+5V电源，脚10接地；IC6的输出脚Q1-Q8分别连微电脑的数据线；IC6的输入脚D1-D6分别并联电阻R20-R13与电容C15-C8的一端后，再分别接一个功能输入键，然后接地，R13-R20的另一端接+5V电源，C6-C15的另一端接地；IC6的脚11接集成块IC5的脚10，IC5的脚1、2、3、4、5、6、8、9分别接于IC6的D1-D8脚，IC5的型号74HC30；
  5. (5)、高压发射脉冲的切换电路1、2采用3FB-3J型水银湿簧垂直式继电器K31、K32与K41、K42，各接超声波换能器1、2的一个极，超声波换能器1、2的另一个极接地，其接收信号输出连接于放大电路的前置放大信号输入电容。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100443860C (zh) * 2004-05-07 2008-12-17 恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司 用于确定和/或监控介质的体积和/或质量流量的超声测量仪表
CN104867204A (zh) * 2014-02-20 2015-08-26 兰州交通大学 超声波传感器阵列式人数自动检测***

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