专利名称：上游和下游传感器相向同步发射接收超声波测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于超声波时差法及相位差法流速流量检测技术领域，特别涉及一种上游和下游传感器相向同步发射接收的超声波测量装置。
背景技术：
通常传统的超声波流速流量测量上游和下游传感器通过切换控制进行异步交替工作，即分为2个过程，其一是上游传感器发射下游传感器接收；其二是下游传感器发射上游传感器接收。这两个过程是在异步状态下进行，即当上游传感器发射时，下游传感器不发射只是等待接收上游传感器发射过来的信号，只有在接收到信号以后，再开始下一个过程。那么要取得一组时间差信号，需要上述两个过程才能完成。在这两个过程之间会具有一定的延时，如果流速变化很快，这一延时会带来测量上的误差，影响了测量的实时性、稳定性、准确性。现有技术中公开了一种同步收发时差式超声波流量计，上下游同时向对端传感器发出超声波信号，在超声波信号到达对端前同时打开接收电路，并用相关算法获取正逆向传播时间，从而获得流速和流量信息。但是在流速很慢时，在波形数据上只能查到一个波峰，与流体静止时的波形相似，给流速测量带来困难。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是设计一种新的超声波时差法(相位差法)测量装置，使传统的上下游传感器异步发射接收，创新为同步发射接收，此创新在电路上设计了独具特色的测量时间同步采样存储，在程序控制下进行发射，接收，采样，数据处理，可以用于管道，渠道，河流的各种流体的流速流量测量。其测量的实时性，准确性，稳定性比传统的测量方式有很大提闻。为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案为提出一种上游和下游传感器相向同步发射接收超声波测量装置，包括上游传感器、下游传感器、发射单元、放大器，其特征在于还包括高分辨率时间采样存储单元、微控制器；所述上游传感器和下游传感器各自具有独立的发射单元、放大器、高分辨率时间采样存储单元；所述上游传感器和下游传感器与各自的发射单元相连接，所述微控制器连接控制发射单元；所述上游传感器和下游传感器与各自的放大器相连接，接收到的信号通过各自的放大器进行放大整形；所述放大器连接高分辨率时间采样存储单元，对放大整形的信号进行采样存储；所述高分辨率时间采样存储单元连接微控制器，采样完成后由微控制器读取上游和下游接收时间进行数据处理。优选的，所述高分辨率时间采样存储单元可以准确的分辨22ps的时间差。进一步的，所述上游传感器和下游传感器可以为多个，组成多声道的测量，每个声道的上游和下游传感器之间的相向同步发射接收。本实用新型的有益效果为采用上游和下游传感器相向同步发射接收大大提高了测量速度，与此同时使上下游的测量在同一流态进行保证了测量的实时性。本专利与传统的上下游交替工作的超声波测量技术相比具有设计更先进更科学更准确，特别适合各种工农业管道渠道河道流体的超声波测量，在电路上设计了独具特色的测量时间同步采样存储，并且可以准确的分辨22ps的时间差，能够很好的解决流速缓慢时的测量误差问题，具有测量快速准确，性能价格比高、安装使用方便的特点。

图I是本实用新型的电气原理图。图2是静态测量时上下游传感器发射接收时序图。图3是动态测量时上下游传感器发射接收时序图。 图4为本实用新型系统工作流程图。其中Tl :上游发射单元。T2 :下游发射单元。UP:上游传感器。DN:下游传感器。Al :上游放大器I。A2 :上游放大器2。BI :下游放大器I。B2 :下游放大器2。PA :上游高分辨率时间采样存储单元。PB :下游高分辨率时间采样存储单元。μ。微控制器。Tup 上游发射信号时间点。Tdn :下游发射信号时间点。A 上游接收信号时间点。B :下游接收信号时间点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。如图I所示，上游传感器UP和下游传感器DN具有两套互相独立的发射接收电路，其中上游发射单元Tl，下游发射单元Τ2，在微控制器μ。的控制下同步进行发射，上游发射信号时间点Tup与下游发射信号时间点Tdn同步；图中虚线表示测量介质中超声波的传输，上游传感器UP和下游传感器DN在同步接收到对方发射的信号后，上游传感器UP在上游接收信号时间点A收到的信号通过上游放大器1Α1、上游放大器2Α2进行放大整形，下游传感器UP在下游接收信号时间点B收到的信号通过下游放大器1Β1、下游放大器2Β2进行放大整形，由上游高分辨率时间采样存储单元PA和下游高分辨率时间采样存储单元PB组成的高分辨率时间采样存储单元进行采样存储。采样完成后由微控制器μ。读取上游和下游接收时间进行数据处理。其中，上游高分辨率时间采样存储单元PA和下游高分辨率时间采样存储单元PB可以准确的分辨22ps的时间差。所述上游传感器UP和下游传感器DN可以为多个，组成多声道的测量，每个声道的上游传感器UP和下游传感器DN之间的相向同步发射接收。[0029]如图2所示，静态测量时上游传感器UP和下游传感器DN发射接收时序，同步发射后上游接收信号和下游接收信号也同时到达。如图3所示，图3是动态测量时上游和下游传感器发射接收时序，同步发射后上游和下游接收信号出现与介质流速相关的时间差。由此可以计算出被测介质流速。如图4所示，本实用新型工作时，首先系统初始化，自检，在微控制器μ。的控制下，上游传感器UP和下游传感器DN同步发射，然后打开测量窗口，等待接收，接收后读取上、下游测量时间，计算时间差，计算流速和流量。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术方案作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。
权利要求1.一种上游和下游传感器相向同步发射接收超声波测量装置，包括上游传感器、下游传感器、发射单元、放大器，其特征在于还包括高分辨率时间采样存储单元、微控制器；所述上游传感器和下游传感器各自具有独立的发射单元、放大器、高分辨率时间采样存储单元；所述上游传感器和下游传感器与各自的发射单元相连接，所述微控制器连接控制发射单元；所述上游传感器和下游传感器与各自的放大器相连接；所述放大器连接高分辨率时间采样存储单元；所述高分辨率时间采样存储单元连接微控制器。
2.根据权利要求I所述的一种上游和下游传感器相向同步发射接收超声波测量装置，其特征在于所述高分辨率时间采样存储单元可以准确的分辨22ps的时间差。
3.根据权利要求I或2所述的任一种上游和下游传感器相向同步发射接收超声波测量装置，其特征在于所述上游传感器和下游传感器可以为多个，组成多声道的测量，每个声道的上游和下游传感器之间的相向同步发射接收。
专利摘要本实用新型提出一种上游和下游传感器相向同步发射接收超声波测量装置，包括上游传感器、下游传感器、发射单元、放大器，还包括高分辨率时间采样存储单元、微控制器；所述上游传感器和下游传感器各自具有独立的发射单元、放大器、高分辨率时间采样存储单元。本实用新型采用上游和下游传感器相向同步发射接收大大提高了测量速度，与此同时使上下游的测量在同一流态进行保证了测量的实时性。能够很好的解决流速缓慢时的测量误差问题，具有测量快速准确，性能价格比高、安装使用方便的特点。
文档编号G01P5/24GK202383152SQ20112056342
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者栾继军 申请人:天津市求精科技发展有限公司