超声波流量计主机与探头原理探讨  二十七

②入射角：这个角度决定了超声波换能器的安装位置。由于超声波入射时在管壁及流体界面处都会发生折射，会转换成两束纵波在流体中传播，为提高探头接收信号的选择性，一般选择入射角大于第一临界面角而小于第二临界角，以保证仅一束超声波被探头接收。若管道为钢管，探头用有机玻璃作为声导，一般入射角选取28.7°～60°。

③发射强度：由于噪声的影响，接收换能器接收到的信号一般要求在几十毫伏以上，超声波发射的强度越大，相同距离内接收探头收到的强度也越大，削弱声吸收的影响，所以，要使接收换能器能够可靠地工作，发射探头必须要能发射出足够的能量，以便接收探头分辨处理超声波首波，提高测量精度。

综合以上因素，在本设计中，我们选用中心频率为1MHz 的探头，入射角为45°。

4.2 超声波流量计发射/接收电路

单片机系统发出发射启动信号后，系统时钟同步产生时间计数器清零信号（CLR）和超声波发射电路驱动信号（TRIG），时间计数器对系统时钟计数，发射启动信号输出后单片机系统通过软件延时输出阈值，接收到的超声波信号送选频频率为1MHz 的选频放大器后在阈值逻辑中与阈值比较，若大于或等于阈值则产生关闭时间计数器信号（CLOS），同时通过或门产生中断请求信号，若小于阈值，时间计数器会产生溢出信号，它也能通过或门产生中断请求信号，并通过相应的计数器溢出端子，提供软件检测。至此，从硬件逻辑角度完成了一次发射到接收的过程。

超声波流量计