超聲波流量計主機與探頭原理探討  二十八

在設計中，我們設計的發射和接收電路都分別只有一個，通過繼電器進行順、逆流方向收發電路的切換，這樣做既降低了成本，又消除了非對稱性電路誤差，且發射脈沖通過使用單獨的繼電器分別對發射和接收換能器進行控制，使換能器的發射和接收電路完全隔離，消除了發射信號對接收的影響。

4.2.1 超聲波流量計發射電路

接收信號的大小和好壞直接取決于發射傳感器的發射信號，由于使用收發共用型超聲換能器，所以除了選用性能優良的超聲波傳感器外，發射電路和前級信號接收電路至關重要，它決定著整個系統的靈敏度和精度。

超聲波測量最常用的換能器發射電路大體可分為三種類型：窄脈沖觸發的寬帶激勵電路、調制脈沖諧振電路和單脈沖發射電路[23]。從早先國內進口的日本超聲波流量計來看，基本都采用的是窄脈沖驅動電路。這種電路在設計上一般是用一個極快速的電子開關通過對儲能元件的放電來實現，這些開關器件通常為晶閘管或大功率場效應管（MOSFET）。由于需要輸出激勵信號的瞬時功率大，因此開關器件必須由直流高壓供電，一般要達到幾十到一百伏以上，這在電池供電的系統中無法實現；此外，開關瞬間會產生高壓脈沖，對整個電路的抗干擾設計不利。

而脈沖諧振電路設計起來比較簡單，其基本方法是用振蕩電路產生一個高頻振蕩，經過幅值和功率放大后接至換能器，使換能器發出超聲波，確保高頻振蕩的頻率與換能器固有頻率一致，則可獲得超聲發射的最佳效果。諧振電路能夠使用較低的電壓產生較強的超聲波發射，適合使用電池供電的系統，而且它能精確地控制發射信號，效率高。

超聲波流量計