全數字式超聲波流量測量裝置的製作方法

2023-10-25 19:23:37 2

本發明涉及數據測量技術領域，具體涉及一種全數字式超聲波流量測量裝置。

背景技術：

超聲波流量儀表是用於測量液體流量的儀表，目前廣泛應用於石油、化工、冶金、電力、給排水等領域。

已知的超聲波流量計超聲波探頭是雙工的，既可以用於發射超聲波也可以接收超聲波，當有流體流動時超聲波在兩個探頭間的傳播速度與流體的流速存在線性疊加關係，當超聲波順溜傳播時速度要加上流體的速度，當超聲波逆流傳播時速度要減去流體的速度，因此超聲波逆流傳播時間要長於順流傳播時間，通過測量超聲波逆流與順流傳播的時間差就可以計算出流體的速度，從而推算出流體的流量。實際應用中，由於超聲波探頭在製造中無法達到特性一致,測量過程中會出現數值誤差；現有超聲波流量計只能顯示兩行中英文點陣字體，而無法在線顯示歷史數據表及圖表等，通常需要把數據下載到電腦中轉換後才能查看，極不方便。

為此，本發明為解決現有技術問題而提供，一種全數字式超聲波流量測量裝置。

技術實現要素：

本發明的技術方案如下：一種全數字式超聲波流量測量裝置，包括帶有可由介質流過的測量管，數字控制處理單元、中央處理器、顯示屏、存儲裝置以及觸控輸入裝置、高速數模轉換單元、低通濾波器、功率放大器、轉換開關、超聲波換能器。所述存儲裝置與所述數字控制處理單元電連接，所述數字控制處理單元與所述高速數模轉換單元電連接，所述高速數模轉換單元與所述低通濾波器電連接，所述低通濾波器與所述功率放大器電連接，所述功率放大器電連接與所述轉換開關電連接，所述超聲波換能器設置在所述測量管上與所述轉換開關電連接，所述顯示屏、所述存儲裝置、所述觸控輸入裝置、所述高速數模轉換單元、所述低通濾波器、所述功率放大器、所述轉換開關和所述數字控制處理單元均與所述中央處理器電連接。

優選方案，所述超聲波換能器採用收發通用的換能器。

優選方案，所述顯示屏是led觸控顯示屏。

優選方案，所述超聲波換能器，設置至少一個另外的帶有對應的反射器的超聲波換能器對。

優選方案，所述測量管採用不鏽鋼管，在測量管的縱向方向看，所有超聲波換能器布置在測量管的同一個長度上。

本發明的有益效果為：使用上述方案的一種全數字式超聲波流量測量裝置不受電率、壓力、溫度以及粘度的影響，與介質不接觸，尤其適用於腐蝕性介質的測量；安裝簡單，費用低可在現有管道上安裝，無需切斷工藝管道、無撓流件，無需縮徑、無洩漏、成本低。

【附圖說明】

圖1為本發明結構示意圖。

【具體實施方式】

以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施的特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。在圖中，結構相似的單元是以相同標號表示。

如圖1所示，本發明的一種全數字式超聲波流量測量裝置，包括帶有可由介質流過的測量管，數字控制處理單元1、中央處理器、顯示屏、存儲裝置以及觸控輸入裝置、高速數模轉換單元2、高速模數轉換單元7、低通濾波器3、功率放大器4、轉換開關5、超聲波換能器6。所述存儲裝置與所述數字控制處理單元1電連接，所述轉換開關5輸出端連接所述高速模數轉換單元7、所述高速模數轉換單元7輸出端連接數字控制處理單元1，所述數字控制處理單元1與所述高速數模轉換單元2電連接，所述高速數模轉換單元2與所述低通濾波器3電連接，所述低通濾波器3與所述功率放大器4電連接，所述功率放大器4電連接與所述轉換開關5電連接，所述超聲波換能器6設置在所述測量管上與所述轉換開關5電連接，所述顯示屏、所述存儲裝置、所述觸控輸入裝置、所述高速數模轉換單元2、高速模數轉換單元7、所述低通濾波器3、所述功率放大器4、所述轉換開關5和所述數字控制處理單元1均與所述中央處理器電連接。

系統以數字控制處理單元1為中心，直接通過高速數模轉換單元2模擬轉換合成驅動信號，通過功率放大器4放大後驅動超聲波換能器6，向流體發送測量超聲波，接收端超聲波換能器6接收到信號後，直接高速數模轉換單元2送入數字控制處理單元1；數字控制處理單元1運用數字處理算法對信號進行分析，計算流速並累計流量；超聲波在流體中傳播，受流體運動影響，產生頻移相移延時等物理效應，接收端超聲波換能器6接收到超聲波後，進行高速數模轉換單元2轉換送入數字控制處理單元1，數字控制處理單元1使用數字算法計算出頻移相移延時等參數，再進一步計算矯正出流速，並通過中央處理器對數字信息分析處理在顯示屏上顯示瞬時流量以及歷史流量曲線峰值圖。數字控制處理單元1可以在不同的測量端不同的範圍自適應控制驅動型號的頻率波形相位，並使用一種或多種計算方法進行流量分析計算。不同的流速不同的超聲波頻率下對於頻移相移延時等物理效應不一樣，數字處理器綜合比較採用最合適的方式和頻率進行測量計算，甚至採用雙頻多頻混合測量，兩種多種測量方式相互矯正。

超聲波換能器6採用收發通用的換能器，通過切換開關，通過數字處理器控制可以交替切換換能器的接收還是發送。通過切換模式，抵消矯正一些比如換能器安裝位置偏差，器件不一致等帶來的誤差。