超声波流量计主机与探头原理探讨  十八

④由于阈值选定，就对超声波流量计信号的放大倍数提出了一定的限制，不能过高或者过低，所以当电路受到外界环境的影响（比如温度变化等）使得接收信号的强度发生变化时，直接影响检测的波形，导致测量不准确。

2.4.2 设置接收窗口

一般测量传播时间，都是以收到的的第一个接收波作为计时开关信号的。从发射超声波脉冲起至接收到第一个波为止的时间间隔内，由于接收门一直敞开着，外界各种干扰信号都很容易侵入，从而影响测量的稳定性。克服此弊病的最有效方法是设置一个能跟踪目标的窗口，在此窗口内接收门是打开的，除此之外，门一直是关闭着，可以有效的防止干扰信号的侵入。但设计此窗口宽度时，必须考虑介质温度变化所引起的声速变化以及环境温度对电子元件参数影响等因素。

2.4.3PLL 锁相回路法

在超声波流量测量中，传播时间只有几百μs，用一般计时脉冲（如1MHz）来计时是不能满足要求的。为了达到1ns 的分辨率，往往需要用1000MHz 计时脉冲，并且相应的要提高各种门电路的开关速度，这是不现实的。采用锁相技术可以解决这一问题。

PLL 锁相回路的基本原理如图2－8 所示，设置一个电压控制振荡器VCO，同步信号发生器使发射器激励换能器，发射超声波脉冲，同时使计数器开始计数VCO的频率，在时间差检测回路中，计数终了信号N/f 与超声波在介质中传播时间进行比较，时间差信号被变换成电压后去调节VCO。在闭合回路达到稳定状态时，时间差信号为零，t=N/f。这样的调节每秒可以进行数百次，故响应较快。但是PLL锁相回路没有从本质上解决由于设定阈值而带来的误差问题。

超声波流量计