本发明涉及燃气计量用超声波换能器与气体流道的适配性检测及检验领域,具体涉及一种在研发测试阶段对超声波换能器选型、气体流道设计定型,以及超声波换能器与气体流道的适配性测试评价系统与方法。
背景技术:
1、超声波燃气表具有压损小、计量精度高、非接触、测量范围宽等特点,在国内外得到了推广和应用。超声波燃气表的关键部件超声波换能器与气体流道的适配性直接关系到超声波燃气表计量功能的准确性,而以往未有将超声波换能器与气体流道组合后进行声学适配性的测试系统与方法,而是采用单独部件检测,检测合规后直接组装成燃气计量整表,缺少了该关键性的检测环节。
2、因超声波换能器与气体流道适配性检测的缺失,导致超声波燃气表存在以下问题:
3、a、以往只采用单独部件检测,缺少两者组合的检测环节,虽然保证了单独部件的检验合规性,但超声波换能器与气体流道的声学适配性却无法保证,增加了燃气整表的计量不确定性和技术问题排查的难度。
4、b、因以往超声波换能器与气体流道声学适配性检测的缺失,不能较好的提前预知气体流道内超声波换能器的声学时域、频域特性,降低了超声波燃气表计量算法的准确性与可信性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高效的超声波换能器与气体流道的声学适配性测试系统及方法。
2、为解决上述技术问题,本发明提供一种超声波换能器与气体流道的声学适配性测试系统,包括:
3、脉冲信号发生器;
4、换能器,其包括相适配的发射换能器和接收换能器;所述发射换能器和接收换能器均安装在气体流道上;所述发射换能器与脉冲信号发生器连接,用于将电压信号转换为超声波信号;所述接收换能器与信号放大模块连接,用于将接收到的超声波信号转换为电压信号后放大;
5、信号放大模块,其包括供电电路单元和信号放大电路单元;所述信号放大电路单元包括信号放大器;所述接收换能器通过jp2接口经过第十二电容c12后与信号放大器的正向输入端连接;所述信号放大器的负向输入端分为两路,一路经过第三电阻r3和第六电容c6后接地,另一路经过并联设置的第四电阻r4和第四电容c4后与信号放大器的输出端连接;所述信号放大器的输出端与数字示波器连接。
6、优选地,还包括控制系统;
7、所述控制系统分别与脉冲信号发生器和数字示波器信号连接。
8、优选地,所述供电电路单元包括ldo稳压芯片u2;
9、电源通过jp1接口经过二极管d1后与ldo稳压芯片u2的vin引脚连接,ldo稳压芯片u2的gnd引脚接地,ldo稳压芯片u2的out引脚分别与信号放大电路单元连接。
10、优选地,所述ldo稳压芯片u2的vin引脚和out引脚分别经过第二电容c2和第一电容c1后接地。
11、优选地,所述信号放大器的输出端与数字示波器之间连接有第八电阻r8和第十电容c10。
12、优选地,所述第十电容c10两端分别经过第十四电容c14和第十电阻r10后接地。
13、优选地,所述jp1接口和二极管d1之间连接有熔断器f1。
14、优选地,所述jp2接口和第十二电容c12信号放大器之间经过第五电阻r5后接地。
15、本发明还提供一种超声波换能器与气体流道的声学适配性测试系统的测试方法,包括以下步骤:
16、脉冲信号发生器产生周期脉冲信号发送给发射换能器;
17、发射换能器根据周期脉冲信号产生超声波信号,经过气体流道的内壁反射后发送给接收换能器;
18、接收换能器根据超声波信号产生电压信号,并发送到信号放大模块;
19、信号放大模块根据电压信号产生放大信号,并发送到数字示波器。
20、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
21、(1)本发明为超声波换能器与气体流道声学性能适配检测的系统与方法,该发明可有效确保超声波换能器与气体流道间的适配性,可提前摸底、暴露和检测出超声波换能器、气体流道在设计与工艺上的缺陷,避免组装成燃气整表后导致的技术、质量问题,充分确保核心计量功能部件声学性能上的合规性。
22、(2)本发明可提前获得超声波燃气表流道内换能器的声学时域、频域特性,为超声波燃气表计量算法的优化提供前置数据支撑,确保了超声波燃气表计量算法的准确性与可信性。
23、(3)本发明可实现超声波换能器与气体流道声学性能的检测自动化、数据分析自动化与报表输出自动化,可显著提高工作效率,节约人力、物力成本。
1.一种超声波换能器与气体流道的声学适配性测试系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的超声波换能器与气体流道的声学适配性测试系统,其特征在于,还包括控制系统;
3.根据权利要求1所述的超声波换能器与气体流道的声学适配性测试系统,其特征在于:
4.根据权利要求3所述的超声波换能器与气体流道的声学适配性测试系统,其特征在于:
5.根据权利要求4所述的超声波换能器与气体流道的声学适配性测试系统,其特征在于:
6.根据权利要求1所述的超声波换能器与气体流道的声学适配性测试系统,其特征在于:
7.根据权利要求6所述的超声波换能器与气体流道的声学适配性测试系统,其特征在于:
8.根据权利要求1所述的超声波换能器与气体流道的声学适配性测试系统,其特征在于:
9.一种超声波换能器与气体流道的声学适配性测试系统的测试方法,所述测试系统为如权利要求1-8任一所述的超声波换能器与气体流道的声学适配性测试系统,其特征在于,包括以下步骤:
