[发明专利]基于混频的流量计

说明书

本发明公开了一种基于混频的流量计。本发明的流量计不再通过高性能、高运算能力及大容量的硬件元器件做支撑来提高流量计的测量灵敏度，而是采用混频的方式将输入单片机的波形信号的频率降低，从而避免了采用高性能、高运算能力及大容量的硬件元器件来对较高频率的波形信号进行相位采集，使用简单的电路实现较好的灵敏度，降低了硬件元器件的要求及成本，提高测量精度的同时降低硬件成本。

技术领域

本发明涉及流量计技术领域，尤其涉及一种基于混频的流量计。

背景技术

现有技术，在流速测量中，时差法基于混频的流量计是利用不同流速大小的水中声音的传播速度不同的原理，利用时间测量手段测量出两个超声波探头间声音传播的时间差从而推算出水的流速。在现有的时差法基于混频的流量计中，第一种时差计算方法为：CPLD测量时间方法；所述以CPLD测量时间方法以复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Device，缩写CPLD)测量时间差为核心技术进行流量计的开发，此类技术方案通过换能器驱动、换能器接收、信号放大、电平比较、CPLD时间采集及单片机运算。

第二种时差计算方法为：以测量相位差的方法来测量时间差；其原理就是通过超声波探头发射某一频率的超声波，然后采集并比较比频率接收信号与预设信号的相位差，通过离散傅氏变换的快速算法(Fast FourierTransformation，缩写FFT)方法得到两路信号的时间差进而推算出流速信息；此类技术方案为：换能器驱动、换能器接收、信号放大、相位信息采集、FFT相位时间采集及单片机运算。如图1所示，图1为现有技术中采用以测量相位差的方法来测量时间差确定水流流速的电路结构框图。

上述CPLD测量时间方法在时间差采集精度上无法满足完成低流速的流速测量，按CPLD测量时间方法的流量计在小管径情况下只能测出0.3m/s以上的流速。测量相位差的方法可以得到更好的测量精度，但需要大量的数值运算与数据空间，则硬件上需要更多运算能力及内存空间做支持，导致开发成本较高，如何在现有技术的测量相位差的方法基础上，保证测量精度的同时降低硬件成本是亟待解决的问题。

上述信息仅用于个性理解本发明的技术方案，并不代表承认上述信息是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于混频的流量计，旨在解决上述无法在低硬件配置的情况下提高测量流速的精度的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于混频的流量计，所述基于混频的流量计包括：波形信号发生器、发射探头、接收探头及混频电路，所述波形信号发生器与所述发射探头及所述混频电路分别相连，所述接收探头与所述混频电路相连；

所述波形信号发生器，用于产生第一频率波形信号及第二频率波形信号，所述第一频率波形信号和第二频率波形信号之间的频率差为预设频率；

所述波形信号发生器，还用于将所述第一频率波形信号及所述第二频率波形信号发送至所述混频电路，并将所述第一频率波形信号还发送至所述发射探头；

所述发射探头，用于将所述第一频率波形信号发射至管道中，通过管道中的水流传输至所述接收探头；

所述接收探头，用于接收所述第一频率波形信号经过水流传输获得的第三频率波形信号，并将所述第三频率波形信号发送至所述混频电路；

所述混频电路，用于将所述第一频率波形信号与所述第二频率波形信号进行混频获得第一路混频信号，将所述第二频率波形信号与所述第三频率波形信号进行混频获得第二路混频信号，并将所述第一路混频信号及所述第二路混频信号发送至单片机，以使所述单片机根据所述第一路混频信号及所述第二路混频信号确定所述水流的流速。

优选地，所述基于混频的流量计还包括：第一放大电路，所述第一放大电路连接在所述接收探头及所述混频电路之间；

所述接收探头，还用于将所述第三频率波形信号发送至所述第一放大电路；