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高风速下风速风向仪换能器接收信号不稳定要怎么处理

  • 供稿:力语超声
  • 作者:超声波爸爸
  • 发布时间:2021-08-05 10:00:00
  • 浏览量:197

最近7年,从力语超声购买超声波风速风向仪换能器,来自己设计和生产超声波风速风向仪的厂家,越来越多。在设计过程经常有人提问在20米/秒以下风速,接收到的信号很稳定,超过20米/秒的风速,接收信号就开始抖动,测量时间差就比较难处理。这些风速风向仪换能器的型号包括:DYA-200-01A-K-LIUJUN,DYA-200-01A-LIUJUN,DYA-200-01DC-LIUJUN,DYA-200-01KC-LIUJUN,DYA-200-01MG-LIUJUN等。

首先分析一下引起信号不稳定的几种情况:

①声波方向偏移

风速风向仪换能器是对射,或者同一面反射,因为风速在传播,探头发射有一个方向,风有一个方向,两者叠加起来,会有偏移。导致发射出去的声波被吹偏了。接收信号就开始抖动。

②频率偏差引起:

超声波在流场里面传播,有多普勒效应,风速越大,频率偏差越大。每个换能器都有一个频响曲线,发射可能是200Khz,接收端收到可能就变为210KHz或者其他频率,频率变了,接收信号就弱了。

③辐射效率变差

气体流速越大的地方,密度就越小,气体声阻抗变小,辐射阻抗也就变小,输出信号也就变小。压强越小,也就信号越小。

上面说了一下产生的原因,下面来说一下电路上的解决方法:

第一种:接收电路上做自动增益,接收到的不同信号做不同的放大,都放大到同样幅度,进行AD采样,再去做算法处理。

比如:接收到的信号是20mV,就需要放大50倍到1000mV,再进行AD采样。如果接收信号是2mV,就需要放大500倍到1000mV,再进行AD采样。

第二种:双波束检测法:

紧挨着发射的2串脉冲,一般认为探头中间经过的气体流速是一样的。第1串脉冲发射后,接收电路收到信号按照之前的放大倍数放大,比如之前是50倍,如果接收到的信号是5mV,那么放大后的信号是250mV,也就是检测接收到的峰峰值是多少,根据这个放大的信号来确定接收电路的放大倍数,比如需要放大到1000mV,实际需要放大倍数为:1000mV÷250mV×50倍=200倍。然后发射一串同样的脉冲,接收电路根据前面接收信号的幅值,把后1串脉冲的放大倍数调整为200倍。

以上两种做法都在实际产品中有具体应用,在用以上方法有一个前提,就是电路的本体噪声要足够低。

做超声波风速风向仪,电路本体噪声要控制在2mV以内才行,如果是做超声波气体流量计,电路本体噪声最好做到0.3mV以内。

如果电路本体噪声比较大,比如:10mV。那么要达到10db的信噪比,就意味着发射端的电压要做的很高,才能够让接收电路正常工作。


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本文关键字:风速风向仪换能器

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