超聲波流量計主機與探頭原理探討  二十七

②入射角：這個角度決定了超聲波換能器的安裝位置。由于超聲波入射時在管壁及流體界面處都會發生折射，會轉換成兩束縱波在流體中傳播，為提高探頭接收信號的選擇性，一般選擇入射角大于第一臨界面角而小于第二臨界角，以保證僅一束超聲波被探頭接收。若管道為鋼管，探頭用有機玻璃作為聲導，一般入射角選取28.7°～60°。

③發射強度：由于噪聲的影響，接收換能器接收到的信號一般要求在幾十毫伏以上，超聲波發射的強度越大，相同距離內接收探頭收到的強度也越大，削弱聲吸收的影響，所以，要使接收換能器能夠可靠地工作，發射探頭必須要能發射出足夠的能量，以便接收探頭分辨處理超聲波首波，提高測量精度。

綜合以上因素，在本設計中，我們選用中心頻率為1MHz 的探頭，入射角為45°。

4.2 超聲波流量計發射/接收電路

單片機系統發出發射啟動信號后，系統時鐘同步產生時間計數器清零信號（CLR）和超聲波發射電路驅動信號（TRIG），時間計數器對系統時鐘計數，發射啟動信號輸出后單片機系統通過軟件延時輸出閾值，接收到的超聲波信號送選頻頻率為1MHz 的選頻放大器后在閾值邏輯中與閾值比較，若大于或等于閾值則產生關閉時間計數器信號（CLOS），同時通過或門產生中斷請求信號，若小于閾值，時間計數器會產生溢出信號，它也能通過或門產生中斷請求信號，并通過相應的計數器溢出端子，提供軟件檢測。至此，從硬件邏輯角度完成了一次發射到接收的過程。

超聲波流量計