雙聲路氣體流量超聲測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙聲路氣體流量超聲測量裝置，包括單片機單元、時間測量單元、驅(qū)動單元和信號調(diào)理單元及設(shè)在管道上的兩對換能器，一對換能器以管道軸線為對稱軸對稱設(shè)置，另一對換能器分別設(shè)在管道的上游側(cè)及下游側(cè)，單片機單元經(jīng)時間測量單元和驅(qū)動單元相連，驅(qū)動單元分別和兩對換能器相連，其中三個換能器又分別經(jīng)信號調(diào)理單元和時間測量單元相連。本實用新型采用兩對換能器，分別測量出與氣體流向垂直的超聲波傳播時間及超聲波的逆流、順流傳播時間，獲得超聲波在該氣體介質(zhì)中的實際聲速，最后獲得氣體流量。本實用新型消除了溫度、壓力、濕度以及組分等因素對氣體流量測量值的影響，獲得的氣體流量值精確度高，適用范圍廣。
【專利說明】雙聲路氣體流量超聲測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及氣體流量檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種消除氣體密度對氣體流量測量 的影響的雙聲路氣體流量超聲測量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年來，隨著傳感器技術(shù)及儀表技術(shù)智能化的發(fā)展，利用超聲波脈沖測量流體 流量的技術(shù)發(fā)展很快。基于不同原理，適用于不同場合的各種形式的超聲波流量計得到了 廣泛應(yīng)用。根據(jù)工作原理的不同，超聲波流量計可分為多普勒式超聲波流量計和時差式超 聲波流量計。目前應(yīng)用最廣泛的是時差式超聲波流量計，它一般通過安裝一對換能器實現(xiàn) 測量，主要用來測量潔凈的流體流量。然而由于氣體密度易受溫度、壓力、濕度以及組分等 因素的影響，使得超聲波在氣體中的傳播速度不穩(wěn)定，導(dǎo)致目前的超聲波流量計測量氣體 流量的適應(yīng)性受到限制，造成氣體流量的測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型主要解決原有超聲波流量計的測量結(jié)果易受氣體溫度、壓力、濕度以 及組分等因素的影響，造成氣體流量的測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確的技術(shù)問題；提供一種雙聲路氣 體流量超聲測量裝置，其消除了氣體溫度、壓力、濕度以及組分等因素的影響，從而提高氣 體流量測量值的準(zhǔn)確性。
[0004] 本實用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：本實用新型 包括單片機單元、時間測量單元、驅(qū)動單元和信號調(diào)理單元及第一換能器、第二換能器、第 三換能器和第四換能器，第一換能器、第二換能器、第三換能器和第四換能器分別設(shè)在氣體 流經(jīng)的管道上，第一換能器和第二換能器以所述的管道的軸線為對稱軸對稱設(shè)置，第四換 能器及第三換能器分別設(shè)在所述的管道的上游側(cè)及下游側(cè)，并且第三換能器和第四換能器 的連線和所述的管道的軸線相交形成夾角Θ，所述的單片機單元和時間測量單元相連，時 間測量單元的輸出端和驅(qū)動單元的輸入端相連，驅(qū)動單元的輸出端分別和所述的第一換能 器、第三換能器及第四換能器相連，所述的第二換能器、第三換能器及第四換能器又分別和 所述的信號調(diào)理單元的輸入端相連，信號調(diào)理單元的輸出端分別和所述的時間測量單元的 輸入端相連。夾角Θ為銳角，一般在30°?60°之間。第一換能器和第二換能器的連線 與管道的軸線垂直。時間測量單元受單片機單元的控制，發(fā)出控制信號給驅(qū)動單元，使驅(qū)動 單元發(fā)出相應(yīng)驅(qū)動信號給第一換能器、第三換能器及第四換能器。第一換能器被驅(qū)動后，發(fā) 射超聲波，第二換能器接收到超聲波并轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)信號調(diào)理單元處理，再輸送給時 間測量單元，通過時間測量單元獲得超聲波在第一換能器和第二換能器之間的傳播時間T。 第三換能器被驅(qū)動后，發(fā)射超聲波，第四換能器接收到超聲波并轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)信號調(diào) 理單元處理，再輸送給時間測量單元，通過時間測量單元獲得超聲波從第三換能器到第四 換能器的逆流傳播時間t2,同理通過時間測量單元獲得超聲波從第四換能器到第三換能器 的順流傳播時間tl。時間測量單元將順流傳播時間tl、逆流傳播時間t2及傳播時間T均 輸送給單片機單元，經(jīng)單片機單元的處理和計算，最終獲得氣體流量值，可送液晶顯示屏進(jìn) 行顯示，也可遠(yuǎn)傳給后端設(shè)備，如監(jiān)控終端。該氣體流量值消除了溫度、壓力、濕度或者組分 對氣體密度的影響，進(jìn)而消除了氣體密度對氣體流量測量值的影響，因此測量準(zhǔn)確性高，具 有廣泛的適用性。
[0005] 作為優(yōu)選，所述的雙聲路氣體流量超聲測量裝置，包括第一多路模擬開關(guān)、第二多 路模擬開關(guān)，所述的信號調(diào)理單元包括第一信號調(diào)理單元和第二信號調(diào)理單元，所述的第 一多路模擬開關(guān)及第二多路模擬開關(guān)的控制端分別和所述的單片機單元相連；所述的驅(qū)動 單元的第一輸出端和第一多路模擬開關(guān)的公共端相連，第一多路模擬開關(guān)的兩路開關(guān)接入 端分別和所述的第一換能器及第三換能器相連，第一多路模擬開關(guān)的公共端又和所述的第 一信號調(diào)理單元的輸入端相連，第一信號調(diào)理單元的輸出端和所述的時間測量單元的第一 輸入端相連；所述的驅(qū)動單元的第二輸出端和第二多路模擬開關(guān)的公共端相連，第二多路 模擬開關(guān)的兩路開關(guān)接入端分別和所述的第二換能器及第四換能器相連，第二多路模擬開 關(guān)的公共端又和所述的第二信號調(diào)理單元的輸入端相連，第二信號調(diào)理單元的輸出端和所 述的時間測量單元的第二輸入端相連。由單片機單元控制第一多路模擬開關(guān)的哪一路選 通，即選通第一換能器還是第三換能器受單片機單元控制；由單片機單元控制第二多路模 擬開關(guān)的哪一路選通，即選通第二換能器還是第四換能器受單片機單元控制。控制方便，切 換迅速。第三換能器接收到的超聲波信號經(jīng)第一信號調(diào)理單元處理后再輸送給時間測量單 元，第二換能器及第四換能器接收到的超聲波信號經(jīng)第二信號調(diào)理單元處理后再輸送給時 間測量單元。電路結(jié)構(gòu)巧妙且緊湊，智能化程度高。
[0006] 作為優(yōu)選，所述的時間測量單元包括時間測量芯片U2,時間測量芯片U2采用GP22 時間測量芯片；所述的驅(qū)動單元包括驅(qū)動芯片U3,驅(qū)動芯片U3采用ULN2803驅(qū)動芯片；所 述的第一多路模擬開關(guān)包括多路模擬開關(guān)芯片U4,所述的第二多路模擬開關(guān)包括多路模擬 開關(guān)芯片U5,多路模擬開關(guān)芯片U4及多路模擬開關(guān)芯片U5均采用⑶74HC4051開關(guān)芯片； 時間測量芯片U2的firel腳和驅(qū)動芯片U3的1B腳相連，驅(qū)動芯片U3的1C腳和多路模擬 開關(guān)芯片U4的A腳相連，多路模擬開關(guān)芯片U4的A0腳及A1腳分別和所述的第一換能器 及第三換能器相連，多路模擬開關(guān)芯片U4的A腳和所述的第一信號調(diào)理單元的輸入端相 連，第一信號調(diào)理單元的輸出端和時間測量芯片U2的stopl腳相連，多路模擬開關(guān)芯片U4 的S0腳、S1腳及S2腳分別和所述的單片機單元相連；時間測量芯片U2的fire2腳和驅(qū)動 芯片U3的2B腳相連，驅(qū)動芯片U3的2C腳和多路模擬開關(guān)芯片U5的A腳相連，多路模擬 開關(guān)芯片U5的A0腳及A1腳分別和所述的第二換能器及第四換能器相連，多路模擬開關(guān)芯 片U5的A腳和所述的第二信號調(diào)理單元的輸入端相連，第二信號調(diào)理單元的輸出端和時間 測量芯片U2的stop2腳相連，多路模擬開關(guān)芯片U5的S0腳、S1腳及S2腳分別和所述的 單片機單元相連。電路簡單，實現(xiàn)方便，可靠性高。
[0007] 作為優(yōu)選，所述的第一信號調(diào)理單元包括比較器U6和或非門U7,所述的第二信號 調(diào)理單元包括比較器U8和或非門U9,比較器U6及比較器U8均采用TLV3502比較器，或非 門U7及或非門U8均采用SN74LVC1G02或非門；所述的多路模擬開關(guān)芯片U4的A腳經(jīng)電容 C1和比較器U6的2腳及3腳相連，比較器U6的1腳接3V電壓，比較器U6的4腳接IV電 壓，比較器U6的8腳接電壓VCC，比較器U6的5腳接地，比較器U6的6腳及7腳分別和或 非門U7的2腳及1腳相連，或非門U7的3腳接地，或非門U7的5腳接3V電壓，或非門U7 的4腳和所述的時間測量芯片U2的stopl腳相連；所述的多路模擬開關(guān)芯片U5的A腳經(jīng) 電容C2和比較器U8的2腳及3腳相連，比較器U8的1腳接3V電壓，比較器U8的4腳接 IV電壓，比較器U8的8腳接電壓VCC，比較器U8的5腳接地，比較器U8的6腳及7腳分別 和或非門U9的2腳及1腳相連，或非門U9的3腳接地，或非門U9的5腳接3V電壓，或非 門U9的4腳和所述的時間測量芯片U2的stop2腳相連。電容C1和比較器U6、或非門U7 組成窗口比較器用于濾去噪聲，電容C2和比較器U8、或非門U9組成窗口比較器用于濾去噪 聲。減少干擾，提高氣體流量測量值的精確性。
[0008] 作為優(yōu)選，所述的單片機單元包括單片機U1，單片機U1采用MSP430F4351單片機， 單片機U1的P2. 2腳、P2. 3腳及P2. 4腳分別和多路模擬開關(guān)芯片U4的S2腳、S1腳及S0 腳相連，單片機U1的P2. 5腳、P2. 6腳及P2. 7腳分別和多路模擬開關(guān)芯片U5的S2腳、S1 腳及S0腳相連，單片機U1的P1. 4腳、P1. 5腳、P1. 6腳及P1. 7腳分別和所述的時間測量芯 片U2的SSN腳、SCK腳、SI腳及S0腳相連，單片機U1的P2. 0腳及P2. 1腳分別和時間測量 芯片U2的FIRE-IN腳及INT腳相連。電路簡單，性能可靠。
[0009] 作為優(yōu)選，所述的時間測量單元上連接有起振電路，起振電路包括電阻R3、晶振Y 和電容C3、電容C4,電阻R3連接在時間測量芯片U2的xin腳和xout腳之間，電容C3和電 容C4的串聯(lián)電路及晶振Y均和電阻R3并聯(lián)，電容C3和電容C4的并接點接地。
[0010] 作為優(yōu)選，所述的第一換能器、第二換能器、第三換能器及第四換能器分別位于所 述的管道的左側(cè)、右側(cè)、上側(cè)及下側(cè)。即第一換能器、第二換能器、第三換能器及第四換能器 分別位于管道的0°、180°、90°及270°處。進(jìn)一步確保氣體流量測量值的精確性。
[0011] 本實用新型的有益效果是：采用兩對換能器，通過測量出與氣體流向垂直的超聲 波傳播時間及超聲波在氣體中的逆流傳播時間和順流傳播時間，獲得超聲波在該氣體介質(zhì) 中的實際聲速，從而消除了溫度、壓力、濕度以及組分等因素對氣體密度的影響，進(jìn)而消除 了氣體密度對氣體流量測量值的影響，因此使用本實用新型測量出的氣體流量值具有很好 的精確度和準(zhǔn)確性，適合測量各種性質(zhì)的氣體，適用范圍廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是本實用新型中第一至第四換能器安裝在管道上的一種主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2是本實用新型中第一至第四換能器安裝在管道上的一種側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖3是本實用新型的一種電路原理連接結(jié)構(gòu)框圖。
[0015] 圖4是本實用新型的一種電路原理圖。
[0016] 圖中1.第一換能器，2.第二換能器，3.第三換能器，4.第四換能器，5.管道，6.單 片機單元，7.時間測量單元，8.驅(qū)動單元，9.第一多路模擬開關(guān)，10.第二多路模擬開關(guān)， 11.第一信號調(diào)理單元，12.第二信號調(diào)理單元。

【具體實施方式】
[0017] 下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0018] 實施例：本實施例的雙聲路氣體流量超聲測量裝置，如圖3所示，包括第一換能器 1、第二換能器2、第三換能器3和第四換能器4及單片機單元6、時間測量單元7、驅(qū)動單元 8、第一多路模擬開關(guān)9、第二多路模擬開關(guān)10、第一信號調(diào)理單元11和第二信號調(diào)理單元 12。如圖1、圖2所示，第一換能器1、第二換能器2、第三換能器3和第四換能器4分別安 裝在氣體流經(jīng)的管道5上，第一換能器1和第二換能器2以管道5的軸線為對稱軸對稱設(shè) 置，第四換能器4及第三換能器3分別位于管道5的上游側(cè)及下游側(cè)，圖2中箭頭方向為氣 體流向，并且第三換能器3和第四換能器4的連線與管道5的軸線相交形成夾角Θ，本實 施例中夾角Θ為40°，第一換能器1、第二換能器2、第三換能器3及第四換能器4分別位 于管道5的左側(cè)、右側(cè)、上側(cè)及下側(cè)，即第一換能器1、第二換能器2、第三換能器3及第四換 能器4分別位于管道的0°、180°、90°及270°處。如圖3所示，單片機單元6和時間測 量單元7相連，時間測量單元7的兩個輸出端分別和驅(qū)動單元8的兩個輸入端相連，驅(qū)動單 元8的第一輸出端和第一多路模擬開關(guān)9的公共端相連，第一多路模擬開關(guān)9的兩路開關(guān) 接入端分別和第一換能器1及第三換能器3相連，第一多路模擬開關(guān)9的公共端又和第一 信號調(diào)理單元11的輸入端相連，第一信號調(diào)理單元11的輸出端和時間測量單元7的第一 輸入端相連。驅(qū)動單元8的第二輸出端和第二多路模擬開關(guān)10的公共端相連，第二多路模 擬開關(guān)10的兩路開關(guān)接入端分別和第二換能器2及第四換能器4相連，第二多路模擬開關(guān) 10的公共端又和第二信號調(diào)理單元12的輸入端相連，第二信號調(diào)理單元12的輸出端和時 間測量單元7的第二輸入端相連。
[0019] 如圖4所示，單片機單元6包括單片機U1，單片機U1采用MSP430F4351單片機；時 間測量單元7包括時間測量芯片U2,時間測量芯片U2采用GP22時間測量芯片；驅(qū)動單元8 包括驅(qū)動芯片U3,驅(qū)動芯片U3采用ULN2803驅(qū)動芯片；第一多路模擬開關(guān)9包括多路模擬 開關(guān)芯片U4,第二多路模擬開關(guān)10包括多路模擬開關(guān)芯片U5,多路模擬開關(guān)芯片U4及多 路模擬開關(guān)芯片U5均采用⑶74HC4051開關(guān)芯片；第一信號調(diào)理單元11包括比較器U6和 或非門U7,第二信號調(diào)理單元12包括比較器U8和或非門U9,比較器U6及比較器U8均采 用TLV3502比較器，或非門U7及或非門U8均采用SN74LVC1G02或非門。單片機U1的P2. 2 腳、P2. 3腳及P2. 4腳分別和多路模擬開關(guān)芯片U4的S2腳、S1腳及S0腳相連，單片機U1 的P2. 5腳、P2. 6腳及P2. 7腳分別和多路模擬開關(guān)芯片U5的S2腳、S1腳及S0腳相連，單 片機U1的P1. 4腳、P1. 5腳、P1. 6腳及P1. 7腳分別和時間測量芯片U2的SSN腳、SCK腳、 SI腳及S0腳相連，單片機U1的P2. 0腳及P2. 1腳分別和時間測量芯片U2的FIRE-IN腳 及INT腳相連。時間測量芯片U2的firel腳和驅(qū)動芯片U3的1B腳相連，驅(qū)動芯片U3的1C 腳和多路模擬開關(guān)芯片U4的A腳相連，多路模擬開關(guān)芯片U4的A0腳及A1腳分別和第一 換能器1及第三換能器3相連。多路模擬開關(guān)芯片U4的A腳又經(jīng)電容C1和比較器U6的 2腳及3腳相連，比較器U6的1腳接3V電壓，比較器U6的4腳接IV電壓，比較器U6的8 腳接電壓VCC，比較器U6的5腳接地，比較器U6的6腳及7腳分別和或非門U7的2腳及1 腳相連，或非門U7的3腳接地，或非門U7的5腳接3V電壓，或非門U7的4腳和時間測量 芯片U2的stopl腳相連。時間測量芯片U2的fire2腳和驅(qū)動芯片U3的2B腳相連，驅(qū)動芯 片U3的2C腳和多路模擬開關(guān)芯片U5的A腳相連，多路模擬開關(guān)芯片U5的A0腳及A1腳 分別和第二換能器2及第四換能器4相連。多路模擬開關(guān)芯片U5的A腳又經(jīng)電容C2和比 較器U8的2腳及3腳相連，比較器U8的1腳接3V電壓，比較器U8的4腳接IV電壓，比較 器U8的8腳接電壓VCC，比較器U8的5腳接地，比較器U8的6腳及7腳分別和或非門U9 的2腳及1腳相連，或非門U9的3腳接地，或非門U9的5腳接3V電壓，或非門U9的4腳和 時間測量芯片U2的stop2腳相連。時間測量單元7上連接有起振電路，起振電路包括電阻 R3、晶振Y和電容C3、電容C4,電阻R3連接在時間測量芯片U2的xin腳和xout腳之間，電 容C3和電容C4的串聯(lián)電路及晶振Y均和電阻R3并聯(lián)，電容C3和電容C4的并接點接地， 本實施例中，晶振Y米用4M陶瓷晶振。
[0020] 氣體流量測量過程：
[0021] 首先，在單片機U1的控制下，時間測量芯片U2的firel腳發(fā)射驅(qū)動信號給驅(qū)動芯 片U3的1B腳并開始計時，同時單片機U1發(fā)出信號控制多路模擬開關(guān)芯片U4選通A0腳， 即A0腳和A腳導(dǎo)通，第一換能器1受到驅(qū)動芯片U3的驅(qū)動發(fā)射超聲波，此時單片機U1發(fā) 出信號控制多路模擬開關(guān)芯片U5選通A0腳，即A0腳和A腳導(dǎo)通，第二換能器2接收到超 聲波信號并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號，電壓信號經(jīng)過由電容C2和比較器U8、或非門U9組成的窗 口比較器濾去噪聲，然后將該信號送給時間測量芯片U2的stop2腳，此時時間測量芯片U2 停止計時，測得傳播時間T，得到超聲波在氣體中的傳播速度為
[0022] C = D/T，①
[0023] 其中D為管道5的直徑；
[0024] 接著單片機U1再次控制時間測量芯片U2的firel腳發(fā)射驅(qū)動信號給驅(qū)動芯片U3 的1B腳并開始計時，同時單片機U1發(fā)出信號控制多路模擬開關(guān)芯片U4選通A1腳，即A1 腳和A腳導(dǎo)通，第三換能器3受到驅(qū)動芯片U3的驅(qū)動發(fā)射超聲波，此時單片機U1發(fā)出信號 控制多路模擬開關(guān)芯片U5選通A1腳，即A1腳和A腳導(dǎo)通，第四換能器4接收到超聲波信 號并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號，電壓信號經(jīng)過由電容C2和比較器U8、或非門U9組成的窗口比較 器濾去噪聲，然后將該信號送給時間測量芯片U2的stop2腳，此時時間測量芯片U2停止計 時，測得逆流傳播時間t2 ;
[0025] 然后單片機U1再次控制時間測量芯片U2的fire2腳發(fā)射驅(qū)動信號給驅(qū)動芯片U3 的2B腳并開始計時，同時單片機U1發(fā)出信號控制多路模擬開關(guān)芯片U5選通A1腳，即A1 腳和A腳導(dǎo)通，第四換能器4受到驅(qū)動芯片U3的驅(qū)動發(fā)射超聲波，此時單片機U1發(fā)出信號 控制多路模擬開關(guān)芯片U4選通A1腳，即A1腳和A腳導(dǎo)通，第三換能器3接收到超聲波信 號并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號，電壓信號經(jīng)過由電容C1和比較器U6、或非門U7組成的窗口比較 器濾去噪聲，然后將該信號送給時間測量芯片U2的stopl腳，此時時間測量芯片U2停止計 時，測得順流傳播時間tl ;
[0026] 然后時間測量芯片U2將順流傳播時間tl、逆流傳播時間t2及傳播時間T送給單 片機U1，由單片機U1進(jìn)行處理和計算，獲得ΛΤ = t2-tl，而ΛΤ = 2LVCos Θ/C2,②
[0027] 其中L為第三換能器3和第四換能器4之間的連線長度，V為氣體的流速；
[0028] 由式①和②得到V = ATD2/2LT2Cos Θ，最后由單片機U1計算獲得氣體的流量為 Q= ^ ，計算：出的'流量:值再送液晶顯示屏顯示。 ' LT CosO
[0029] 本實用新型消除了溫度、壓力、濕度以及組分等因素對氣體密度的影響，進(jìn)而消除 了氣體密度對氣體流量測量值的影響，因此獲得的氣體流量值具有很好的精確度和準(zhǔn)確 性，適合測量各種性質(zhì)的氣體，適用范圍廣。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙聲路氣體流量超聲測量裝置，其特征在于包括單片機單元￠)、時間測量單 元（7)、驅(qū)動單元（8)和信號調(diào)理單元及第一換能器（1)、第二換能器（2)、第三換能器（3) 和第四換能器（4)，第一換能器（1)、第二換能器（2)、第三換能器（3)和第四換能器（4)分 別設(shè)在氣體流經(jīng)的管道（5)上，第一換能器（1)和第二換能器（2)以所述的管道（5)的軸 線為對稱軸對稱設(shè)置，第四換能器（4)及第三換能器（3)分別設(shè)在所述的管道（5)的上游 側(cè)及下游側(cè)，并且第三換能器（3)和第四換能器（4)的連線與所述的管道（5)的軸線相交 形成夾角Θ，所述的單片機單元（6)和時間測量單元（7)相連，時間測量單元（7)的輸出 端和驅(qū)動單元（8)的輸入端相連，驅(qū)動單元（8)的輸出端分別和所述的第一換能器（1)、第 三換能器（3)及第四換能器（4)相連，所述的第二換能器（2)、第三換能器（3)及第四換能 器（4)又分別和所述的信號調(diào)理單元的輸入端相連，信號調(diào)理單元的輸出端分別和所述的 時間測量單元（7)的輸入端相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙聲路氣體流量超聲測量裝置，其特征在于包括第一多路模 擬開關(guān)（9)、第二多路模擬開關(guān)（10)，所述的信號調(diào)理單元包括第一信號調(diào)理單元（11)和 第二信號調(diào)理單元（12)，所述的第一多路模擬開關(guān)（9)及第二多路模擬開關(guān)（10)的控制 端分別和所述的單片機單元（6)相連；所述的驅(qū)動單元（8)的第一輸出端和第一多路模擬 開關(guān)（9)的公共端相連，第一多路模擬開關(guān)（9)的兩路開關(guān)接入端分別和所述的第一換能 器（1)及第三換能器（3)相連，第一多路模擬開關(guān)（9)的公共端又和所述的第一信號調(diào)理 單元（11)的輸入端相連，第一信號調(diào)理單元（11)的輸出端和所述的時間測量單元（7)的 第一輸入端相連；所述的驅(qū)動單元（8)的第二輸出端和第二多路模擬開關(guān)（10)的公共端相 連，第二多路模擬開關(guān)（10)的兩路開關(guān)接入端分別和所述的第二換能器（2)及第四換能器 (4)相連，第二多路模擬開關(guān)（10)的公共端又和所述的第二信號調(diào)理單元（12)的輸入端相 連，第二信號調(diào)理單元（12)的輸出端和所述的時間測量單元（7)的第二輸入端相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙聲路氣體流量超聲測量裝置，其特征在于所述的時間測量 單元（7)包括時間測量芯片U2,時間測量芯片U2采用GP22時間測量芯片；所述的驅(qū)動單元 (8)包括驅(qū)動芯片U3,驅(qū)動芯片U3采用ULN2803驅(qū)動芯片；所述的第一多路模擬開關(guān)（9) 包括多路模擬開關(guān)芯片U4,所述的第二多路模擬開關(guān)（10)包括多路模擬開關(guān)芯片U5,多路 模擬開關(guān)芯片U4及多路模擬開關(guān)芯片U5均采用⑶74HC4051開關(guān)芯片；時間測量芯片U2 的firel腳和驅(qū)動芯片U3的1B腳相連，驅(qū)動芯片U3的1C腳和多路模擬開關(guān)芯片U4的A 腳相連，多路模擬開關(guān)芯片U4的A0腳及A1腳分別和所述的第一換能器（1)及第三換能器 (3)相連，多路模擬開關(guān)芯片U4的A腳和所述的第一信號調(diào)理單元（11)的輸入端相連，第 一信號調(diào)理單元（11)的輸出端和時間測量芯片U2的stopl腳相連，多路模擬開關(guān)芯片U4 的S0腳、S1腳及S2腳分別和所述的單片機單元（6)相連；時間測量芯片U2的fire2腳和 驅(qū)動芯片U3的2B腳相連，驅(qū)動芯片U3的2C腳和多路模擬開關(guān)芯片U5的A腳相連，多路 模擬開關(guān)芯片U5的A0腳及A1腳分別和所述的第二換能器（2)及第四換能器（4)相連，多 路模擬開關(guān)芯片U5的A腳和所述的第二信號調(diào)理單元（12)的輸入端相連，第二信號調(diào)理 單元（12)的輸出端和時間測量芯片U2的stop2腳相連，多路模擬開關(guān)芯片U5的S0腳、S1 腳及S2腳分別和所述的單片機單元（6)相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙聲路氣體流量超聲測量裝置，其特征在于所述的第一信號 調(diào)理單元（11)包括比較器U6和或非門U7,所述的第二信號調(diào)理單元（12)包括比較器U8 和或非門U9,比較器U6及比較器U8均采用TLV3502比較器，或非門U7及或非門U8均采用 SN74LVC1G02或非門；所述的多路模擬開關(guān)芯片U4的A腳經(jīng)電容C1和比較器U6的2腳及 3腳相連，比較器U6的1腳接3V電壓，比較器U6的4腳接IV電壓，比較器U6的8腳接電 壓VCC，比較器U6的5腳接地，比較器U6的6腳及7腳分別和或非門U7的2腳及1腳相 連，或非門U7的3腳接地，或非門U7的5腳接3V電壓，或非門U7的4腳和所述的時間測 量芯片U2的stopl腳相連；所述的多路模擬開關(guān)芯片U5的A腳經(jīng)電容C2和比較器U8的 2腳及3腳相連，比較器U8的1腳接3V電壓，比較器U8的4腳接IV電壓，比較器U8的8 腳接電壓VCC，比較器U8的5腳接地，比較器U8的6腳及7腳分別和或非門U9的2腳及1 腳相連，或非門U9的3腳接地，或非門U9的5腳接3V電壓，或非門U9的4腳和所述的時 間測量芯片U2的stop2腳相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的雙聲路氣體流量超聲測量裝置，其特征在于所述的單片 機單元（6)包括單片機U1，單片機U1采用MSP430F4351單片機，單片機U1的P2. 2腳、P2. 3 腳及P2. 4腳分別和多路模擬開關(guān)芯片U4的S2腳、S1腳及SO腳相連，單片機U1的P2. 5 腳、P2. 6腳及P2. 7腳分別和多路模擬開關(guān)芯片U5的S2腳、S1腳及SO腳相連，單片機U1 的P1. 4腳、P1. 5腳、P1. 6腳及P1. 7腳分別和所述的時間測量芯片U2的SSN腳、SCK腳、 SI腳及SO腳相連，單片機U1的P2. 0腳及P2. 1腳分別和時間測量芯片U2的FIRE-IN腳及 INT腳相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的雙聲路氣體流量超聲測量裝置，其特征在于所述的時間 測量單元（7)上連接有起振電路，起振電路包括電阻R3、晶振Y和電容C3、電容C4,電阻R3 連接在時間測量芯片U2的xin腳和xout腳之間，電容C3和電容C4的串聯(lián)電路及晶振Y 均和電阻R3并聯(lián)，電容C3和電容C4的并接點接地。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的雙聲路氣體流量超聲測量裝置，其特征在于所 述的第一換能器（1)、第二換能器（2)、第三換能器（3)及第四換能器（4)分別位于所述的 管道（5)的左側(cè)、右側(cè)、上側(cè)及下側(cè)。
【文檔編號】G01F1/66GK204101100SQ201420416002
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】章圣意, 談紅偉, 黃象克, 趙偉國, 陳祖壽 申請人:浙江蒼南儀表廠