增大信噪比是提高非接觸式超聲波流量計(jì)測(cè)量精度的有效措施。但通過(guò)提高發(fā)射電壓來(lái)增大信噪比,會(huì)損壞超聲波傳感器與接收電路,也會(huì)加劇收發(fā)電路的相互干擾。設(shè)計(jì)了一種針對(duì)復(fù)合管道流量測(cè)量用的超聲波收發(fā)電路:在發(fā)射電路中以中軸變壓器替代阻尼電阻,在接收電路中采用限幅橋電路來(lái)保護(hù)接收電路,并基于匹配電阻法來(lái)平衡收發(fā)電路。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的發(fā)射電路能夠提高發(fā)射電壓、減小放電時(shí)間,空載時(shí)對(duì)輸出電壓可放大13.85倍,帶載時(shí)對(duì)輸出電壓可放大4.5倍,同時(shí),接收電路能夠有效抑制收發(fā)電路的相互干擾,并提高接收支路功率,接收電路對(duì)5 V以下信號(hào)的傳輸效率超過(guò)了90%。把該電路應(yīng)該到非接觸式超聲波流量計(jì)中,對(duì)難于穿透的復(fù)合管道中的流體進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量,測(cè)試結(jié)果表明,該流量計(jì)的線性度和重復(fù)性都滿足實(shí)際流量測(cè)量要求。 

【文章來(lái)源】：電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2020,34(09)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

超聲波流量計(jì)的收發(fā)電路基本結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的超聲波發(fā)射電路是基于場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通或截止特性、二極管單向?qū)щ娦院碗娙莩浞烹娞匦?通過(guò)控制脈沖信號(hào)的高低電平控制場(chǎng)效應(yīng)管截止(或?qū)?構(gòu)成電容充(或放)電網(wǎng)絡(luò),從而實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)放大升壓的作用[17-18]。脈沖發(fā)射電路如圖2所示。圖2的脈沖發(fā)射電路是利用電容充放電特性,產(chǎn)生瞬間高壓脈沖作用于超聲波傳感器,使壓電陶瓷形成“逆壓電效應(yīng)”釋放超聲波信號(hào)。當(dāng)圖2的場(chǎng)效應(yīng)管Q處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí),由R1、C1、D2和R3組成的網(wǎng)絡(luò)對(duì)電容C1進(jìn)行充電;當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管Q處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),由C1、Q、T和D1組成的網(wǎng)絡(luò)對(duì)電容C1放電,輸出瞬間負(fù)脈沖,同時(shí)經(jīng)中軸變壓器T變比進(jìn)一步升壓,中軸變壓器改變負(fù)脈沖極性使其次級(jí)輸出正脈沖。

分析發(fā)射電路時(shí),需要對(duì)電路做等效處理,功率開(kāi)關(guān)可等效為一個(gè)理想開(kāi)關(guān)K和電阻R4的串聯(lián)。根據(jù)二極管的原理,圖2中充電回路中的二極管D1、放電回路中的二極管D2相當(dāng)于圖3的電阻R5、R6[19],中軸變壓器的原邊可等效為RL。脈沖發(fā)射等效電路如圖3所示。充電過(guò)程: 根據(jù)基爾霍夫電壓定律和充電回路電壓方程,可得出電容C充電電壓UC與時(shí)間t的關(guān)系式如式(1)所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3334560