一種聲學(xué)多普勒流速測量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種流速測量儀，尤其是一種聲學(xué)多普勒流速測量儀，屬于水聲測量儀器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自從20世紀(jì)80年代，我國城市污水處理已經(jīng)在各方面有了很大的進展，但是其形勢仍然極其嚴(yán)峻。我國目前淡水資源相當(dāng)短缺，而且我國目前的水污染形勢較嚴(yán)峻，特別是城市污水的排放對地表水和地下水水質(zhì)的影響非常突出。
[0003]但由于我國污水處理起步較晚、基礎(chǔ)較差，處理設(shè)施嚴(yán)重不足，城市排水管網(wǎng)普及率及管道收集率較低?，F(xiàn)有的接觸式水流流速測量儀，按照水流速傳感器的不同有螺旋槳式和旋杯式等，其還存在著設(shè)計水平低、設(shè)備質(zhì)量低、運行穩(wěn)定性較差等諸多問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種聲學(xué)多普勒流速測量儀。
[0005]本實用新型所采取的技術(shù)方案是:
[0006]技術(shù)方案一:
[0007]—種聲學(xué)多普勒流速測量儀，包括發(fā)射模塊、接收模塊、控制電路、通信模塊、單片機；所述發(fā)射模塊的輸入端接所述單片機的相應(yīng)輸出端，所述接收模塊與所述單片機雙向連接；所述控制電路的輸出端接所述單片機的相應(yīng)輸入端；所述通信模塊與所述單片機雙向連接。
[0008]所述單片機為STM32F407。
[0009]所述發(fā)射模塊由電平轉(zhuǎn)換電路、H橋驅(qū)動電路、儲能電路和發(fā)射換能器組成；所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接所述單片機的相應(yīng)輸出端，其輸出端經(jīng)所述H橋驅(qū)動電路連接所述換能電路的輸入端；所述儲能電路的輸出端連接所述H橋驅(qū)動電路的相應(yīng)輸入端；所述發(fā)射換能器包括壓電陶瓷片。
[0010]所述接收模塊包括接收換能器、諧振放大電路、第一至第三可控增益放大器、混頻電路、第一至第二陶瓷濾波器和本振信號發(fā)生電路組成；所述接收換能器的輸出端依次經(jīng)所述諧振放大電路、第一可控增益放大器、混頻電路、第一陶瓷濾波器、第二可控增益放大器、第二陶瓷濾波器、第三可控增益放大器接所述單片機的相應(yīng)輸入端；所述本振信號發(fā)生電路的輸出端接所述混頻電路的相應(yīng)輸入端；所述接收換能器包括壓電陶瓷片；所述諧振放大電路和第一可控增益放大器的中心頻率均為5MHz ;所述第一陶瓷濾波器、第二可控增益放大器、第二陶瓷濾波器、第三可控增益放大器的中心頻率均為455KHZ ;所述本振信號發(fā)生電路輸出4.545MHz正弦信號。
[0011]所述的聲學(xué)多普勒流速測量儀，還包括用于測量水溫的溫度補償模塊，所述溫度補償模塊與單片機雙向連接；所述溫度補償模塊包括數(shù)字溫度傳感器。
[0012]所述數(shù)字溫度傳感器為DS18B20數(shù)字溫度傳感器。
[0013]所述的聲學(xué)多普勒流速測量儀，還包括壓力模塊，所述壓力模塊與所述單片機雙向連接。
[0014]所述的聲學(xué)多普勒流速測量儀，還包括電源模塊，所述電源模塊輸入+12v電壓，輸出+6v電源電壓、+5v電源電壓和+3.3v電源電壓；所述+6v電壓為所述發(fā)射模塊供電；所述+5v電源電壓為所述接收模塊供電，所述和+3.3v電源電壓為所述控制電路、溫度補償模塊、壓力模塊和單片機供電。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]1、本實用新型通過自相關(guān)算法計算多普勒頻偏測量流速，對水體的粒子要求較低，測量范圍較寬，精確度較高。
[0017]2、本實用新型采用5MHz測量信號，對水中細(xì)微顆粒物更加敏感，測量精度更高。
[0018]3、本實用新型數(shù)據(jù)采集時間間隔為10s，數(shù)據(jù)采集更加，實時性更好。
[0019]4、本實用新型增加了溫度補償電路，對測量結(jié)果進行溫度補償，解決了聲波的傳播速度受到水溫影響的問題。
[0020]5、本實用新型增加了壓力電路，實現(xiàn)水深、溫度和流速的綜合測量。
【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0022]圖1是本實用新型實施例1的原理框圖；
[0023]圖2是本實用新型實施例1中發(fā)射模塊的原理框圖；
[0024]圖3是本實用新型實施例1中接收模塊的原理框圖；
[0025]圖4是本實用新型實施例2的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]實施例:
[0027]如圖1所示，一種聲學(xué)多普勒流速測量儀，包括發(fā)射模塊、接收模塊、控制電路、通信模塊、單片機；所述發(fā)射模塊的輸入端接所述單片機的相應(yīng)輸出端，所述接收模塊與所述單片機雙向連接；所述控制電路的輸出端接所述單片機的相應(yīng)輸入端；所述通信模塊與所述單片機雙向連接。
[0028]所述單片機為STM32F407。
[0029]如圖2所示，所述發(fā)射模塊由電平轉(zhuǎn)換電路、H橋驅(qū)動電路、儲能電路和發(fā)射換能器組成；所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接所述單片機的相應(yīng)輸出端，其輸出端經(jīng)所述H橋驅(qū)動電路連接所述換能電路的輸入端；所述儲能電路的輸出端連接所述H橋驅(qū)動電路的相應(yīng)輸入端；所述發(fā)射換能器包括壓電陶瓷片。
[0030]如圖3所示，所述接收模塊包括接收換能器、諧振放大電路、第一至第三可控增益放大器、混頻電路、第一至第二陶瓷濾波器和本振信號發(fā)生電路組成；所述接收換能器的輸出端依次經(jīng)所述諧振放大電路、第一可控增益放大器、混頻電路、第一陶瓷濾波器、第二可控增益放大器、第二陶瓷濾波器、第三可控增益放大器接所述單片機的相應(yīng)輸入端；所述本振信號發(fā)生電路的輸出端接所述混頻電路的相應(yīng)輸入端；所述接收換能器包括壓電陶瓷片；所述諧振放大電路和第一可控增益放大器的中心頻率均為5MHz ;所述第一陶瓷濾波器、第二可控增益放大器、第二陶瓷濾波器、第三可控增益放大器的中心頻率均為455KHZ ;所述本振信號發(fā)生電路輸出4.545MHz正弦信號。
[0031]所述的聲學(xué)多普勒流速測量儀，還包括用于測量水溫的溫度補償模塊，所述溫度補償模塊與單片機雙向連接；所述溫度補償模塊包括數(shù)字溫度傳感器。
[0032]所述數(shù)字溫度傳感器為DS18B20數(shù)字溫度傳感器。
[0033]所述的聲學(xué)多普勒流速測量儀，還包括壓力模塊，所述壓力模塊與所述單片機雙向連接。
[0034]所述的聲學(xué)多普勒流速測量儀，還包括電源模塊，所述電源模塊輸入+12v電壓，輸出+6v電源電壓、+5v電源電壓和+3.3v電源電壓；所述+6v電壓為所述發(fā)射模塊供電；所述+5v電源電壓為所述接收模塊供電，所述和+3.3v電源電壓為所述控制電路、溫度補償模塊、壓力模塊和單片機供電。
[0035]在本實施例中，所述諧振放大電路為5MHz LC選頻放大網(wǎng)絡(luò)，第一可控增益放大器芯片為LA6018N3515，經(jīng)過這兩級放大，中心頻率5MHz的水聲回波電信號放大2000倍，同時其他頻率的噪聲被抑制衰減。單片機STM32F407產(chǎn)生的4.545MHz方波信號通過本振