超聲波液位計及流量計在測量中時差法的探討  二十六

發射信號由于要求有很高的頻率穩定度和精細的頻率分辨率的。對于頻率穩定度的要求可采用帶溫度補償的高穩定度晶體振蕩器來實現；對于頻率分辨率的要求可采用直接數字頻率合成器(DDs)來滿足。

通過對多路選擇器的控制切換完成以下工作：順流時將發送信號加到傳感器1，由傳感器1發送信號，傳感器2作為接收傳感器；逆流時發送信號加到傳感器2，由傳感器2發送信號，傳感器1作為接收信號；ADCI用于采集發送端信號，ADC2用于采集接收端信號。

倍頻器的作用是產生采樣時鐘信號，使得在發射信號頻率變化時采樣頻率也隨之變化，這也是進行高精度測量的必要條件之一，因為采樣頻率誤差也會帶來較大的積分誤差。

相位檢測部分主要由FPGA(Field Programming gate Array)構成，設計方案已在前面給出。FPGA因其集成度高、體積小、功耗低且片內資源豐富而在現代的電子設計中被廣泛應用。這里之所以使用FPGA而不使用數字信號處理器(DSP)，主要是考慮以下因素：FPGA硬件資源豐富，可同時完成多項任務，也可分時完成多項任務，而DSP只能分時完成多項任務，雖然有些DSPs也能支持并行操作，但這種并行功能也很有限，本系統中要同時對兩路信號進行數據采集和處理，需要同時完成多項任務；數值積分正弦表、余弦表以及相位的正切查找表可在FPGA中直接實現，而若使用DSP則需要另加存儲芯片，會增加系統的成本和功耗。AGC電路為自動增益控制電路，該電路能使接收信號的幅度能最佳地調節到ADC的模擬信號輸入范圍，減小相對量化誤差。超聲波在傳播時隨著傳播距離增加衰減也增加，在進行流量測量時，管道的管徑不同，接收信號的幅度也會隨管徑的不同而不同，若不加自動增益放大電路，在進行數據采集時，對于幅度小的信號會產生較大相對誤差，影響測時精度。

電磁流量計