增大信噪比是提高非接觸式超聲波流量計測量精度的有效措施。但通過提高發(fā)射電壓來增大信噪比,會損壞超聲波傳感器與接收電路,也會加劇收發(fā)電路的相互干擾。設(shè)計了一種針對復(fù)合管道流量測量用的超聲波收發(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保護(hù)接收電路,并基于匹配電阻法來平衡收發(fā)電路。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,設(shè)計的發(fā)射電路能夠提高發(fā)射電壓、減小放電時間,空載時對輸出電壓可放大13.85倍,帶載時對輸出電壓可放大4.5倍,同時,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5 V以下信號的傳輸效率超過了90%。把該電路應(yīng)該到非接觸式超聲波流量計中,對難于穿透的復(fù)合管道中的流體進(jìn)行多次重復(fù)測量,測試結(jié)果表明,該流量計的線性度和重復(fù)性都滿足實(shí)際流量測量要求。 

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

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

超聲波流量計的收發(fā)電路基本結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計的超聲波發(fā)射電路是基于場效應(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?通過控制脈沖信號的高低電平控制場效應(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。當(dāng)圖2的場效應(yīng)管Q處于截止?fàn)顟B(tài)時,由R1、C1、D2和R3組成的網(wǎng)絡(luò)對電容C1進(jìn)行充電;當(dāng)場效應(yīng)管Q處于導(dǎo)通狀態(tài)時,由C1、Q、T和D1組成的網(wǎng)絡(luò)對電容C1放電,輸出瞬間負(fù)脈沖,同時經(jīng)中軸變壓器T變比進(jìn)一步升壓,中軸變壓器改變負(fù)脈沖極性使其次級輸出正脈沖。

分析發(fā)射電路時,需要對電路做等效處理,功率開關(guān)可等效為一個理想開關(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與時間t的關(guān)系式如式(1)所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3334560