超聲波換能器性能測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、超聲波流量計(jì)具有可靠性高、安裝維修簡便、小流量段靈敏度高等特點(diǎn)，在流體流量計(jì)量中被廣泛應(yīng)用。超聲波換能器具有實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的功能，是超聲波流量計(jì)的關(guān)鍵組成部分，超聲波換能器的性能指標(biāo)以及用于流體流量檢測的一對(duì)換能器的性能參數(shù)是否匹配，直接影響流體流量計(jì)量的精確度。目前國內(nèi)對(duì)于超聲波換能器的性能評(píng)價(jià)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，流量計(jì)企業(yè)普遍忽視了對(duì)換能器參數(shù)配對(duì)的研究。因此，對(duì)超聲波換能器性能測試的研究具有重要意義。
　　針對(duì)目前超聲

2、波換能器性能測試中專用測試儀器成本高，分項(xiàng)測試的指標(biāo)單一、測試繁瑣、效率低的問題，本文基于超聲波流量計(jì)用超聲波換能器的性能測試，設(shè)計(jì)一個(gè)成本低、多參數(shù)測試的超聲波換能器性能測試儀。提出測試換能器的諧振頻率與反諧振頻率、諧振阻抗與反諧振阻抗、發(fā)射與接收信號(hào)的幅值三大項(xiàng)測試內(nèi)容，旨在對(duì)超聲波換能器的綜合性能進(jìn)行評(píng)定，為評(píng)價(jià)超聲波換能器的技術(shù)指標(biāo)是否合格，以及兩個(gè)換能器是否適用于同一臺(tái)流量計(jì)提供較為科學(xué)合理的依據(jù)。
　　本文以 FPGA

3、為主控制器，通過觸摸屏控制選擇測試項(xiàng)目并顯示測試結(jié)果。FPGA作為激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器，采用先倍頻后分頻的方式產(chǎn)生各測試項(xiàng)所需的激勵(lì)信號(hào)，響應(yīng)信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路后采用高速A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理。掃頻激勵(lì)信號(hào)下，通過比較不同頻率激勵(lì)信號(hào)下的采樣數(shù)據(jù)得到換能器的諧振頻率與反諧振頻率，并在觸摸屏上直觀的顯示頻率特性曲線。針對(duì)替代法測試換能器的諧振阻抗與反諧振阻抗時(shí)存在人工讀取、記錄數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)，引

4、入恒流源電路，實(shí)現(xiàn)等效阻抗的自動(dòng)計(jì)算和存儲(chǔ)。針對(duì)現(xiàn)有幅值測試儀激勵(lì)信號(hào)單一、需要人工調(diào)節(jié)示波器并讀數(shù)的問題，本文實(shí)現(xiàn)了激勵(lì)信號(hào)可任意設(shè)定，并通過時(shí)序控制分別對(duì)發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)進(jìn)行采樣，將幅值信息直接顯示在觸摸屏上。使用Verilog HDL將UART的核心功能集成，采用串口通信將測試數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)，通過上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并配對(duì)。
　　最后，對(duì)多個(gè)廠家的換能器進(jìn)行測試實(shí)驗(yàn)，將測試數(shù)據(jù)與專用測試儀器測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表