超声波流量计主机与探头原理探讨  二十六

具体电路将在下一章详细介绍。这里大致介绍一下系统的工作过程：从单片机收到主单片机发出的测量命令后产生一定的波形，先对计数器清零，接着同步启动发射电路触发超声波换能器发射超声波脉冲，同时使计数电路开始对高频方波进行计数，在接收端接收到脉冲信号后一部分返回发射端代替同步信号触发发射电路再次发射超声波，另一部分进入分频电路进行分频，如此反复形成顺流发射的多脉冲声循环。当完成所定的多脉冲个数后，分频器产生一个信号，关断高频方波，使计数器停止计数。这个过程可以得到顺流传播的传播时间，用同样的方法可以得到逆流方向传播的时间，并通过并行口送到主单片机上。主单片机收到从单片机发来的顺逆流的传播时间计数值后，采用数字滤波技术对这些时间信号进行滤波处理，并根据实际情况计算出相应的流速和流量，保存到存储器中，并送到LCD 上显示出来。

4.时差法超声波流量计的硬件设计

4.1 超声波换能器的选择

超声波换能器（以下简称探头）是超声波流量计的重要组成部分，是利用超声波技术进行流量测量的关键，它的性能直接影响到整个检测系统的性能和可靠度。探头的种类很多，性能各异，因此需要根据实际情况，合理的选择：

①频率：超声波的频率在很大程度上影响着超声波的传播，用于水流量测量时，超声波频率范围一般为0.5MHz～2MHz[22]。超声波的频率越高，声束扩散角小，能量越集中，方向性越好，分辨力也越好。按理说为提高计时精度，应当选高频率的探头；但是对于同一材料来说，超声波在传播过程中的散射衰减系数和吸收衰减系数分别与频率的4 次方和2 次方成正比，所以频率越高，超声波衰减越大，而且也会增加电路设计的困难。

超声波流量计