超聲波流量計多聲道氣體測量技術探討 七十六

(a)脈沖信號(b)幅頻特性

從脈沖信號的幅頻特性來看，假設其脈沖寬度為2a，這時其直流成分幅度最大，

然后其幅值慢慢減小至零。

且隨著n 的增大，其峰值逐漸減小至零。為了使超聲波換能器的輸出特性最佳，所發送的脈沖信號在換能器的中心頻率處產生超聲波信號最強；但另一方面激勵脈沖信號的脈沖寬度又不能太大，否則會給接收換能器帶來很大的干擾，使接收電路無法識別出接收信號，甚至識別到的不完全是超聲波回波的真實信號。因此考慮其中心頻率對應的角頻率取值在偏離直流信號一定角頻率的第一個峰值3π /(2a)處。

其中0 f 為超聲波換能器的中心頻率；2a 為激勵脈沖信號的脈沖寬度。當超聲波換能器頻率為200KHz 時，那么根據上式計算出的觸發脈沖寬度應該為7.5μs ，該脈沖可以由CPLD 控制高精度產生。在實驗室我們首先選擇了超聲波換

能器頻率為40KHz，那么根據上式計算出所需要的激勵脈沖信號寬度為36.5μs。為了配合超聲波回波信號識別技術的研究，我們選擇了由單片機控制產生該激勵脈沖信號，其輸出信號精度取決于單片機的時鐘信號頻率的穩定性。在從事多聲道超聲波氣體流量計研制中，必須選擇由CPLD 或高精度脈沖產生電路。超聲波激勵脈沖信號的驅動電路。

超聲波流量計