超聲波流量計(jì)主機(jī)與探頭原理探討  十八

④由于閾值選定，就對(duì)超聲波流量計(jì)信號(hào)的放大倍數(shù)提出了一定的限制，不能過高或者過低，所以當(dāng)電路受到外界環(huán)境的影響（比如溫度變化等）使得接收信號(hào)的強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，直接影響檢測(cè)的波形，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。

2.4.2 設(shè)置接收窗口

一般測(cè)量傳播時(shí)間，都是以收到的的第一個(gè)接收波作為計(jì)時(shí)開關(guān)信號(hào)的。從發(fā)射超聲波脈沖起至接收到第一個(gè)波為止的時(shí)間間隔內(nèi)，由于接收門一直敞開著，外界各種干擾信號(hào)都很容易侵入，從而影響測(cè)量的穩(wěn)定性。克服此弊病的最有效方法是設(shè)置一個(gè)能跟蹤目標(biāo)的窗口，在此窗口內(nèi)接收門是打開的，除此之外，門一直是關(guān)閉著，可以有效的防止干擾信號(hào)的侵入。但設(shè)計(jì)此窗口寬度時(shí)，必須考慮介質(zhì)溫度變化所引起的聲速變化以及環(huán)境溫度對(duì)電子元件參數(shù)影響等因素。

2.4.3PLL 鎖相回路法

在超聲波流量測(cè)量中，傳播時(shí)間只有幾百μs，用一般計(jì)時(shí)脈沖（如1MHz）來計(jì)時(shí)是不能滿足要求的。為了達(dá)到1ns 的分辨率，往往需要用1000MHz 計(jì)時(shí)脈沖，并且相應(yīng)的要提高各種門電路的開關(guān)速度，這是不現(xiàn)實(shí)的。采用鎖相技術(shù)可以解決這一問題。

PLL 鎖相回路的基本原理如圖2－8 所示，設(shè)置一個(gè)電壓控制振蕩器VCO，同步信號(hào)發(fā)生器使發(fā)射器激勵(lì)換能器，發(fā)射超聲波脈沖，同時(shí)使計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)VCO的頻率，在時(shí)間差檢測(cè)回路中，計(jì)數(shù)終了信號(hào)N/f 與超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)間進(jìn)行比較，時(shí)間差信號(hào)被變換成電壓后去調(diào)節(jié)VCO。在閉合回路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，時(shí)間差信號(hào)為零，t=N/f。這樣的調(diào)節(jié)每秒可以進(jìn)行數(shù)百次，故響應(yīng)較快。但是PLL鎖相回路沒有從本質(zhì)上解決由于設(shè)定閾值而帶來的誤差問題。

超聲波流量計(jì)