[实用新型]用于流量检测系统的信号通道控制电路

说明书

技术领域

本实用新型属于超声波流量表设计技术领域，特别涉及一种用于流量检测系统的信号通道控制电路。

背景技术

超声波流量表是利用超声波时差原理，来实现对液体或气体流量进行计量的装置，与传统的机械式计量表相比，超声波流量计量表具有始动流量低、高计量准确度高、压损小等优势，正是由于这些优良特性，超声波流量计量表广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域。

采用时差法原理制造的超声波流量计是目前流行的超声波流量计设计方法之一。其设计原理为：安装有双向超声波收发一体化换能器的流体测量管道，在顺流和逆流方向交替发射超声波信号并接收超声波产生回波信号，并以此计算出超声波在流体传播中，一次交替所产生的传播时差。后经相关转化数学模型计算出管道内流体流量。因此，在流量检测电路中通常采用信号通道控制电路来控制激励信号与两个收发一体式换能器的通断来实现顺流和逆流双向发射超声波的目的。

在现有技术中，信号通道控制电路中采用的模拟开关内阻较大，导致信号衰减严重，不利于换能器的激励。另外，现有的信号通道控制电路也不能匹配超声波换能器的阻抗和频率；值得关注的是，换能器在激励信号激励下会产生机械振动，换能器的表面会在短时间内集聚高压，影响电路工作的稳定性；再一方面，激励信号发生电路中往往会存在直流分量，会影响换能器的极化性能，进而影响换能器的压电应变常数d33以及压电电压常数g33的线性度。

实用新型内容

本实用新型的首要目的在于提供一种用于流量检测系统的信号通道控制电路，有效降低了模拟开关S1、S2对通道信号的迟滞和衰减。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种用于流量检测系统的信号通道控制电路，包括开关转换单元，开关转换单元接收主控模块输出的控制信号来控制信号放大电路与上游端换能器的通断或与下游端换能器的通断；开关转换单元包括开关S1、S2，开关S1、S2均由多个MOS管构成。

与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：通过开关转换单元的切换功能，提高了信号放大电路的利用率，简化电路。

本实用新型的另一个目的在于提供一种用于流量检测系统的信号通道控制电路，匹配换能器的频率和阻抗并减少对换能器的影响。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种用于流量检测系统的信号通道控制电路，包括开关转换单元以及第一、二匹配单元，开关转换单元与信号放大电路相连，开关转换单元分别经过第一、二匹配单元与上游端换能器、下游端换能器相连，开关转换单元接收主控模块输出的控制信号来控制信号放大电路与上游端滤波器的通断或与下游端滤波器的通断。

与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：匹配换能器频率和阻抗；隔离电路直流分量，降低直流分量对换能器的影响；滤除换能器在激励信号作用下产生的短暂高压；补偿温度漂移。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的原理框图；

图2是本实用新型实施例二的原理框图；

图3是本实用新型实施例一的电路图；

图4是本实用新型实施例二的电路图，其中的开关由MOS管构成；

图5是本实用新型中换能器的阻抗相角图；

图6是本实用新型中串联电容匹配换能器的电抗曲线；

图7是本实用新型所对应的流量检测系统的原理框图。

具体实施方式

下面结合图1至图7，对本实用新型做进一步详细叙述。

实施例一：

参阅图1，一种用于流量检测系统的信号通道控制电路，包括开关转换单元41，开关转换单元41包括开关S1、S2，开关转换单元41接收主控模块10输出的控制信号来控制信号放大电路30与上游端换能器51的通断或与下游端换能器52的通断，其通断过程具体如下：当测量超声波顺流时间时，开关转换单元41先闭合开关S1、断开开关S2，上游端换能器51接收激励信号产生超声波，超声波发射完毕后，断开开关S1、闭合开关S2，下游端换能器52接收到超声波后输出回波信号；保持开关S1断开、S2闭合状态，进行超声波逆流时间的测量，此时下游端换能器52接收激励信号产生超声波，超声波发射完毕后，断开开关S2、闭合开关S1，上游端换能器51接收到超声波后输出回波信号。这里的关键是开关S1、S2均是由多个MOS管构成的，避免了现有技术中开关内阻大、信号衰减严重的问题。