[发明专利]一种基于超声波脉冲法测甲烷浓度的装置

权利要求书

1.一种基于超声波脉冲法测甲烷浓度的装置，包括收发一体的单通道超声波探头（1），超声波驱动电路（2），信号处理电路（3），微处理器（4），时间测量模块（5），显示装置（6），其特征在于：收发一体的单通道超声波探头（1）包含超声波发射探头（101）和超声波接收探头（102），超声波驱动电路（2）由一个方波振荡器（201）和驱动电路（202）组成，信号处理电路（3）包含放大电路（301）和去噪电路（302）；微处理器（4）与超声波驱动电路（2），信号处理电路（3），时间测量模块（5）以及显示装置（6）相连接；微处理器（4）对时间测量模块（5）进行寄存器配置以及时间测量控制，时间测量模块（5）的start 端口与超声波发射探头（101）相连，时间测量模块（5）stop端口与超声波接收探头（102）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波脉冲法测甲烷浓度的装置，其特征在于：超声波发射探头（101）在驱动电路（202）的驱动下发射超声波脉冲给超声波接收探头（102），同时也将发射脉冲输入到时间测量模块（5）的start 端口，触发时间测量，脉冲到达了超声波接收探头（102）则给时间测量模块（5）一个Stop 信号，此时时间测量完成，时间测量结果传回微处理器（4）进行甲烷浓度的精确计算，并将结果用显示装置（6）显示出来。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声波脉冲法测甲烷浓度的装置，其特征在于：收发一体的单通道超声波探头（1）为单通道非封闭式超声波探头，超声波发射探头（101）和超声波接收探头（102）的选用频率为40kHz。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声波脉冲法测甲烷浓度的装置，其特征在于：方波振荡器（201）为驱动电路（202）提供驱动信号，驱动电路（202）与超声波发射探头（101）相连；超声波在被测介质中传播，穿过重重的介质层，或被介质层反射后，超声波接收探头（102）将接收到的声波信号传给信号处理电路（3）。

5.根据权利要求1所述的一种基于超声波脉冲法测甲烷浓度的装置，其特征在于：超声波接收探头（102）将接收的信号传给放大电路（301），放大电路（301）将信号放大后传给去噪电路（302），信号经过一系列处理后输出到微处理器（4）通过软件算法处理，实现被测介质浓度或其他性质的测量。

6.根据权利要求1所述的一种基于超声波脉冲法测甲烷浓度的装置，其特征在于：信号处理电路（3）与超声波驱动电路（2）均由微处理器（4）的内部模块提供，微处理器（4）在该发明中还应完成时间测量模块（5）的配置和控制功能，超声波的驱动脉冲由微处理器（4）内部的比较/捕获模块的脉宽调制模式产生。

7.根据权利要求1所述的一种基于超声波脉冲法测甲烷浓度的装置，其特征在于：时间测量模块（5）与微处理器（4）及收发一体的单通道超声波探头（1）相连接，时间测量模块（5）的寄存器配置以及时间测量由微处理器（4）控制，时间测量模块（5）主要采用超声波脉冲法来测量气体浓度，超声波发射探头（101）给时间测量模块（5）一组脉冲信号，这组脉冲信号可以是5-7个，每隔1s发送一次，当超声波接收探头（102）接收到超声波发射探头（101）发射来的信号时，时间测量模块（5）停止信号采集，时间测量结束，微处理器（4）将时间测量模块（5）测量的时间处理后发送给显示装置（6），由显示装置（6）将甲烷浓度显示出来。