曾踩坑无数的多普勒超声波流量计设计，如此简单就被解决了？

21ic电子网 · 公众号 · 半导体 · 2021-01-05 17:31

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出品 21ic论坛 蒋博1026

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多普勒超声波流量计是利用多普勒频移原理来测量液体流速的。因此多普勒超声波流量计正适合测量含固体颗粒或气泡的流体，不适合测量纯净水。目前正在做一个多普勒超声波流量计，将过程写在这里，以此谨记其中的坎坷：

首先，超声波流量计需要两个超声波探头，一个用来发射信号，另外一路用来接收信号，那么电路就分为两个部分：一个是用在发射探头的驱动信号，另外一个用在接收信号的的处理部分；

首先是驱动电路：首先是利用晶振产生方波信号，然后将该方波信号利用运放电路搭建移相器，然后经过运放电路将两路信号放大，以此作为驱动信号驱动探头，最终调试的驱动信号如下图所示：

此处的注意点就是，驱动信号的幅值和峰峰值不能太小，一般建议大于5V即可。

上述部分一共分为3个电路，一个是运放搭建的移相电路，另外一个就是跟随器，提高带负载能力，最后一个就是信号放大电路。将上述信号驱动探头，可以成功驱动。

第二部分就是接收信号的处理部分，类似于探测器信号的处理，首先将信号进行隔离处理，隔离的目的就是为了后端信号不影响前边的探测器信号，隔离完之后，将信号送给带通滤波器，带通滤波器的中心频率和品质因数自己要设计好，中心频率根据探头的参数进行设定，探头不一样，中心频率不一样。带通滤波器的输出信号，送给信号放大器，一般放大倍数根据实际需要设定，当然也跟运算放大器的供电电压有关，不能让放大的信号达到饱和，这样会影响最终的测试结果；然后再加上偏置电压，因为探测器信号有正有负，属于交流信号，所以要加偏置电压，然后将信号在送给乘法器，乘法器的参考信号采用上边提到的晶振输出信号，做差频处理，最终乘法器输出信号送给低通滤波器，低通滤波器的截止频率去取决于实际需要，低通滤波器的输出信号送给555定时器，将其转换为脉冲信号，脉冲信号送给单片机做处理，利用单片机的输入捕获功能，将单片机的识别结果与实际流量值做校准，进行一系列的转换操作，最终将得到我们想要的流量值，后期可以加上4-20mA的电流输出，更适合于远距离传输。下图分别为驱动电路和放大电路。

本文系21ic论坛网友蒋博1026原创