本實用新型專利技術提供了一種超聲波流量測量試驗裝置，所述超聲波傳感器為一個以上，均為收發(fā)一體式超聲波傳感器，所述單片機采用STM32；STM32的IN1引腳與超聲波發(fā)射模塊的輸入端連接，STM32的IN2引腳與超聲波信號處理模塊的輸出端連接，超聲波發(fā)射模塊的輸出端以及超聲波信號處理模塊的輸入端連接后與每個超聲波傳感器連接；STM32還與上位機連接；STM32及超聲波信號處理模塊的外部設有用于起屏蔽作用的金屬盒。本實用新型專利技術能夠實現利用STM32自身的端口對超聲波信號的發(fā)送和接收進行切換，同時利用與STM32連接的上位機對整個測量過程進行控制，方便操作和顯示，提高了測量精度和穩(wěn)定性。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及一種超聲波流量測量試驗裝置，屬于工業(yè)控制領裝置域。
技術介紹
距離、管道流量、液位等是工業(yè)領域的重要參數，隨著工業(yè)技術的發(fā)展，對這些參數的控制也越來越重要，因此，伴隨著越來越多的流量計、液位計等裝置的研制，如渦街流量計，超聲波流量計等等。早期的這些參數的測量采用的是接觸式測量，即管道預留接口，傳感器通過該接口與流體接觸來測量，這樣的缺陷是對流體會產生一定的阻力，同時也破壞了管道的完整性。超聲波傳感器出現以后改進了這個缺陷，可以夾持在管道外側，進行非接觸式測量。但這些都是應用于工業(yè)流體的測量，在工控類實驗室中，通常利用單片機芯片本身的模塊對脈沖信號的生成、發(fā)射和接收進行控制，這種情況下想要將信號輸出，需要單獨的信號顯示電路，結構復雜；同時，超聲波傳感器若為激發(fā)和接收功能一體，發(fā)送接收切換電路是必須的模塊，用來轉換超聲波傳感器的發(fā)送和接收功能，而發(fā)送接收切換電路常常結構復雜，使得性能穩(wěn)定性較差，影響測試精度。
技術實現思路
為了解決現有技術的不足，本技術提供了一種超聲波流量測量試驗裝置和測量方法，直接利用STM32自身的端口對超聲波信號的發(fā)送和接收進行切換，同時利用與STM32連接的上位機對整個測量過程進行控制，方便操作和顯示，提高了測量精度和穩(wěn)定性。本技術為解決其技術問題所采用的技術方案是:提供了一種超聲波流量測量試驗裝置，所述超聲波傳感器為一個以上，均為收發(fā)一體式超聲波傳感器，所述單片機采用STM32 ；STM32的INl引腳與超聲波發(fā)射模塊的輸入端連接，STM32的IN2引腳與超聲波信號處理模塊的輸出端連接，超聲波發(fā)射模塊的輸出端以及超聲波信號處理模塊的輸入端連接后與每個超聲波傳感器連接；STM32還與上位機連接；所述超聲波信號處理模塊由依次串聯(lián)的濾波電路、反相放大電路、檢波電路以及比較電路組成，超聲波信號處理模塊的輸入端為濾波電路的輸入端，超聲波信號處理模塊的輸出端為比較電路的輸出端；STM32及超聲波信號處理模塊的外部設有用于起屏蔽作用的金屬盒。所述STM32通過USB模塊與上位機連接。本技術基于其技術方案所具有的有益效果在于:(I)本技術的超聲波流量測量試驗裝置直接利用STM32自身的端口對超聲波信號的發(fā)送和接收進行切換，簡化了傳統(tǒng)的繁雜的發(fā)送接收切換電路，提高了測量的可控制性以及穩(wěn)定性，使測量精度提尚;(2)本技術的超聲波流量測量試驗裝置利用與STM32連接的上位機對整個測量過程進行控制，方便操作和顯示，提高了測量精度和穩(wěn)定性；(3)本技術的超聲波流量測量試驗裝置可同時與多個超聲波傳感器連接，應用于不同的測量試驗，提高了系統(tǒng)的可擴展性；(4)本技術的超聲波流量測量試驗裝置利用上位機的顯示功能，能夠對超聲波信號波形進行實時反饋，為優(yōu)化超聲波傳感器的探頭安裝位置提供了有力依據，能夠提高測量精度；(5)本技術的超聲波流量測量試驗裝置中，STM32及超聲波信號處理模塊均用金屬盒封裝，能夠防止外部因素對該控制器產生影響。【附圖說明】圖1是利用本技術的超聲波流量測量試驗裝置的測量示意圖。【具體實施方式】下面結合附圖和實施例對本技術作進一步說明。本技術提供了一種超聲波流量測量試驗裝置，參照圖1，包括單片機、超聲波傳感器、超聲波發(fā)射模塊以及超聲波信號處理模塊，所述超聲波傳感器為5個，分別為兩個超聲波傳感器A、兩個超聲波傳感器B以及一個超聲波傳感器C，均為收發(fā)一體式超聲波傳感器，所述單片機采用STM32 ；STM32的INl引腳與超聲波發(fā)射模塊的輸入端連接，STM32的IN2引腳與超聲波信號處理模塊的輸出端連接，超聲波發(fā)射模塊的輸出端以及超聲波信號處理模塊的輸入端連接后與每個超聲波傳感器連接；STM32還通過USB模塊與上位機連接。所述超聲波信號處理模塊由依次串聯(lián)的濾波電路、反相放大電路、檢波電路以及比較電路組成，超聲波信號處理模塊的輸入端為濾波電路的輸入端，超聲波信號處理模塊的輸出端為比較電路的輸出端。STM32及超聲波信號處理模塊的外部設有用于起屏蔽作用的金屬盒。利用本技術的超聲波流量測量試驗裝置可以進行超聲波流量檢測，圖1所示的一對超聲波傳感器B用于測流量，包括以下步驟:(I)查詢測量參數，包括當前環(huán)境下流體超聲波傳播速度、測量管道直徑超聲波射入角度和超聲波穿出角度；一組超聲波傳感器中用于發(fā)射信號的超聲波傳感器為超聲波傳感器I，用于接收信號的超聲波傳感器為超聲波傳感器II，將超聲波傳感器I和超聲波傳感器II各自的探頭分別安裝于待測管道外側橫截面直徑的兩頂點處；(2)上位機通過USB模塊向STM32發(fā)送控制指令，控制STM32開啟定時器，讀取此時定時器的計時時刻tl，同時產生頻率為IMHz的PWM窄脈沖信號，通過INl腳將PWM窄脈沖信號經過超聲波發(fā)射模塊和超聲波傳感器I進行發(fā)射；(3)超聲波傳感器II接收PWM窄脈沖信號，PWM窄脈沖信號經過超聲波信號處理模塊處理后，從STM32的IN2腳進入，STM32關閉定時器，讀取此時定時器的計時時刻t2，再通過USB接口將PWM窄脈沖信號、tl和t2傳輸至上位機；(4)上位機通過USB模塊接收PWM窄脈沖信號、tl和t2，根據PWM窄脈沖信號進行波形顯示，若有波形呈現且持續(xù)呈現，則進入步驟(5)，如果未呈現波形或波形不能持續(xù)呈現，則調整超聲波傳感器I和超聲波傳感器II各自的探頭安裝位置，返回步驟(2);(5)上位機根據測量參數、11和t2計算流量，同時將測量參數、tl、t2、PWM窄脈沖信號以及結果數據進行保存。利用本技術的超聲波流量測量試驗裝置可以進行超聲波距離檢測，圖1所示的一對超聲波傳感器A用于測距，包括以下步驟:(I)查詢測量參數，包括超聲波傳播速度；一組超聲波傳感器中用于發(fā)射信號的超聲波傳感器為超聲波傳感器I，用于接收信號的超聲波傳感器為超聲波傳感器II，將超聲波傳感器I和超聲波傳感器II各自的探頭分別安裝于待測管道外側橫截面直徑的兩頂點處；(2)上位機通過USB模塊向STM32發(fā)送控制指令，控制STM32開啟定時器，讀取此時定時器的計時時刻tl，同時產生頻率為IMHz的PWM窄脈沖信號，通過INl腳將PWM窄脈沖信號經過超聲波發(fā)射模塊和當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種超聲波流量測量試驗裝置，包括單片機、超聲波傳感器、超聲波發(fā)射模塊以及超聲波信號處理模塊，其特征在于：所述超聲波傳感器為一個以上，均為收發(fā)一體式超聲波傳感器，所述單片機采用STM32；STM32的IN1引腳與超聲波發(fā)射模塊的輸入端連接，STM32的IN2引腳與超聲波信號處理模塊的輸出端連接，超聲波發(fā)射模塊的輸出端以及超聲波信號處理模塊的輸入端連接后與每個超聲波傳感器連接；STM32還與上位機連接；所述超聲波信號處理模塊由依次串聯(lián)的濾波電路、反相放大電路、檢波電路以及比較電路組成，超聲波信號處理模塊的輸入端為濾波電路的輸入端，超聲波信號處理模塊的輸出端為比較電路的輸出端；STM32及超聲波信號處理模塊的外部設有用于起屏蔽作用的金屬盒。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李勇波，茍維漢，劉亞峰，徐云朝，張運幫，
申請(專利權)人：中國地質大學武漢，
類型：新型
國別省市：湖北;42
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