超聲波流量計的流速模擬系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及超聲波流量計測試領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲波流量計的流速模擬 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于超聲波流量計不接觸被測介質(zhì)，測量準(zhǔn)確度受介質(zhì)溫度和壓力參數(shù)影響較 小等特點(diǎn)，使其得到廣泛應(yīng)用。
[0003] 申請人公司之前在超聲波流量計研發(fā)過程中，采用時差法測量流體流速，基本原 理都是測量超聲波脈沖在順?biāo)骱湍嫠髦械臅r間差來反應(yīng)流速，從而測出流量。因此在 此前的超聲波流量計研發(fā)時，為得到流速的信息，須將超聲波傳感器安裝在實(shí)際的管道 上，并通過一定流速的流體，才能驗(yàn)證相關(guān)超聲波流量計脈沖收發(fā)電路是否正常，測量結(jié) 果是否線性等相關(guān)信息。在不具備管道和流體的情況下，這樣的功能測試就不能進(jìn)行。因 此有必要設(shè)計一種模擬超聲波傳感器收發(fā)波形的電路系統(tǒng)，使超聲波流量計的參數(shù)驗(yàn)證 工作在沒有實(shí)際管道和流體的情況下，也可以驗(yàn)證超聲波脈沖收發(fā)電路是否正常，以及流 量計線性度是否在合理范圍內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種超聲波流量計的流速模擬系統(tǒng)， 本系統(tǒng)可以有效地解決超聲波流量計功能驗(yàn)證必須在具備管道和一定流速流體情況下才 能進(jìn)行的弊端，使超聲波流量計的功能驗(yàn)證在無管道流體的情況下也能實(shí)現(xiàn)，本實(shí)用新型 適用于在不需要實(shí)際管道流體的情況下，模擬超聲波流量計的信號收發(fā)方式，實(shí)現(xiàn)流速的 模擬和線性度分析。
[0005] 本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：一種超聲波流量計的流速模 擬系統(tǒng)，包括FPGA電路、觸摸屏、DA轉(zhuǎn)換器、輸出控制電路、通道切換電路、信號閾值比較電 路以及兩個換能器，所述FPGA電路分別與輸出控制電路、通道切換電路連接，用于分別控 制輸出控制電路、通道切換電路的接通或斷開，所述FPGA電路通過RS485接口與觸摸屏連 接，所述FPGA電路通過RS232接口與待測超聲波流量計連接，所述待測超聲波流量計用于 分別向兩個換能器發(fā)出驅(qū)動信號，所述兩個換能器用于分別接受待測超聲波流量計的驅(qū)動 信號，并分別經(jīng)通道切換電路傳遞給信號閾值比較電路，所述信號閾值比較電路用于將待 測超聲波流量計驅(qū)動換能器的驅(qū)動電壓與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，輸出啟動信號給FPGA電 路，所述FPGA電路用于接收信號閾值比較電路的啟動信號，產(chǎn)生定時時間，定時輸出控制 信號，控制DA轉(zhuǎn)換器輸出超聲波脈沖波形，并經(jīng)輸出控制電路分別傳遞給兩個換能器。
[0006] 所述FPGA電路采用型號為EP4CE10的FPGA芯片。
[0007] 所述DA轉(zhuǎn)換器采用型號為AD9760AR的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0008] 所述輸出控制電路采用型號為ADG1421的模擬開關(guān)芯片。
[0009] 所述信號閾值比較電路包括運(yùn)放U12A、運(yùn)放U14B以及若干電阻、電容，所述運(yùn)放 U14B的同相輸入端經(jīng)第28個電阻R28與通道切換電路的輸出端連接，運(yùn)放U14B的反相輸 入端分別與第26個電阻R26的一端、第27個電阻R27的一端、第53個電容C53的一端連 接，第26個電阻R26的另一端接地，第27個電阻R27的另一端、第53個電容C53的另一端 均與運(yùn)放U14B的輸出端連接，運(yùn)放U14B的輸出端經(jīng)第29個電阻R29與運(yùn)放U12A的同相輸 入端連接，運(yùn)放U12A的反相輸入端分別與電阻RAl的一端、電阻RA2的一端連接，電阻RAl 的另一端接I. 2V電壓，電阻RA2的另一端接地，所述運(yùn)放U12A的輸出端與FPGA電路連接。 [0010] 所述通道切換電路采用型號為ADG1421的模擬開關(guān)芯片。
[0011] 本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案的有益效果為：由于本實(shí)用新型的超聲波流量計的 流速模擬系統(tǒng)，包括FPGA電路、觸摸屏、DA轉(zhuǎn)換器、輸出控制電路、通道切換電路、信號閾 值比較電路以及兩個換能器，所述FPGA電路分別與輸出控制電路、通道切換電路連接，用 于分別控制輸出控制電路、通道切換電路的接通或斷開，所述FPGA電路通過RS485接口與 觸摸屏連接，所述FPGA電路通過RS232接口與待測超聲波流量計連接，所述待測超聲波流 量計用于分別向兩個換能器發(fā)出驅(qū)動信號，所述兩個換能器用于分別接受待測超聲波流量 計的驅(qū)動信號，并分別經(jīng)通道切換電路傳遞給信號閾值比較電路，所述信號閾值比較電路 用于將待測超聲波流量計驅(qū)動換能器的驅(qū)動電壓與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，輸出啟動信號給 FPGA電路，所述FPGA電路用于接收信號閾值比較電路的啟動信號，產(chǎn)生定時時間，定時輸 出控制信號，控制DA轉(zhuǎn)換器輸出超聲波脈沖波形，并經(jīng)輸出控制電路分別傳遞給兩個換能 器。本系統(tǒng)模擬超聲波脈沖的收發(fā)電路以及超聲波流量計參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)，可以在沒有管道 和流體的情況下，通過主要由觸摸屏實(shí)現(xiàn)的參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)和超聲波脈沖收發(fā)模擬電路的 巧妙結(jié)合，也可以驗(yàn)證超聲波流量計收發(fā)電路功能是否正常，線性度是否在合理范圍。
[0012] 本系統(tǒng)可以有效地解決超聲波流量計功能驗(yàn)證必須在具備管道和一定流速流體 情況下才能進(jìn)行的弊端，使超聲波流量計的功能驗(yàn)證在無管道流體的情況下也能實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實(shí)用新型的電路框圖；
[0014] 圖2為本實(shí)用新型的DA轉(zhuǎn)換器、輸出控制電路的電路圖；
[0015] 圖3為本實(shí)用新型的信號閾值比較電路、通道切換電路的電路圖；
[0016] 圖4為本實(shí)用新型的方法流程圖；
[0017] 圖5為差法測流速不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：
[0019] 參見圖1至圖5, 一種超聲波流量計的流速模擬系統(tǒng)，包括FPGA電路、觸摸屏、DA 轉(zhuǎn)換器、輸出控制電路、通道切換電路、信號閾值比較電路以及兩個換能器，所述FPGA電路 分別與輸出控制電路、通道切換電路連接，用于分別控制輸出控制電路、通道切換電路的接 通或斷開，所述FPGA電路通過RS485接口與觸摸屏連接，所述FPGA電路通過RS232接口與 待測超聲波流量計連接，所述待測超聲波流量計用于分別向兩個換能器發(fā)出驅(qū)動信號，所 述兩個換能器用于分別接受待測超聲波流量計的驅(qū)動信號，并分別經(jīng)通道切換電路傳遞給 信號閾值比較電路，所述信號閾值比較電路用于將待測超聲波流量計驅(qū)動換能器的驅(qū)動電 壓與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，輸出啟動信號給FPGA電路，所述FPGA電路用于接收信號閾值比 較電路的啟動信號，產(chǎn)生定