微探头超声波多普勒流速仪的控制电路及信号处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106370886A(43)申请公布日2017.02.01(21)申请号201610759092.0(22)申请日2016.08.30(71)申请人厦门博意达科技有限公司地址361000福建省厦门市湖里区东渡路250-252号3A室之301、302(72)发明人夏文军(74)专利代理机构厦门市新华专利商标代理有限公司35203代理人李宁(51)Int.Cl.G01P5/24(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称微探头超声波多普勒流速仪的控制电路及信号处理方法(57)摘要本发明公开的微探头超声波多普勒流速仪控制电路及信号处理方法，控制电路包括中央处理器、低通滤波器、调制/解调模块、VGA电路、带通滤波放大器、前置放大器、DDS模块和功率放大模块，所述中央处理器包括ADC模块、FFT模块和DSP模块；所述前置放大器、带通滤波放大器、VGA电路、调制/解调模块、低通滤波器、ADC模块、FFT模块和DSP模块依次连接；所述功率放大模块、DDS模块和DSP模块依次连接，功率放大模块还分别与调制/解调模块连接。本发明提高了微探头超声波多普勒流速仪的信号处理效率和精度。CN106370886ACN106370886A权利要求书1/1页1.微探头超声波多普勒流速仪的控制电路，其特征在于：包括中央处理器、低通滤波器、调制/解调模块、VGA电路、带通滤波放大器、前置放大器、DDS模块和功率放大模块，所述中央处理器包括ADC模块、FFT模块和DSP模块；所述前置放大器、带通滤波放大器、VGA电路、调制/解调模块、低通滤波器、ADC模块、FFT模块和DSP模块依次连接；所述功率放大模块、DDS模块和DSP模块依次连接，功率放大模块还与调制/解调模块连接。2.如权利要求1所述的微探头超声波多普勒流速仪的控制电路，其特征在于：所述中央处理器还包括一GPIO模块，GPIO模块连接一键盘和一显示模块。3.如权利要求1所述的微探头超声波多普勒流速仪的控制电路，其特征在于：所述控制电路还包括一存储模块和一串口通信模块，存储模块和串口通信模块均与中央处理器连接。4.如权利要求1所述的微探头超声波多普勒流速仪的控制电路，其特征在于：所述中央处理器为TMS320F2812微处理器。5.一种微探头超声波多普勒流速仪的信号处理方法，其特征在于，通过如权利要求1所述的微探头超声波多普勒流速仪的控制电路进行信号处理，其中微探头超声波多普勒流速仪的控制电路的功率放大模块连接超声波发射换能器，前置放大器连接超声波接收换能器，该方法包括以下步骤：步骤1：中央处理器控制DDS模块产生数字信号S1，数字信号S1先经过功率放大模块进行放大，一方面放大后的数字信号S1由超声波发射换能器转换成超声波信号，并向水中发射超声波信号，另一方面放大后的数字信号S1发送至调制/解调模块；步骤2：超声波接收换能器接收被反射回来的超声波信号，接收到的超声波信号通过前置放大器进行放大，再通过带通滤波放大器进行带通滤波处理，过滤出带有多普勒频移的信号S2，再由VGA对信号S2进行程控放大处理；步骤3：调制/解调模块将信号S1与信号S2进行正交解调，得出倍频信号S3与解调出来的多普勒频移信号S4；步骤4：将步骤3获得的信号S3和S4经过低通滤波器，过滤掉倍频信号S3，得出干净的多普勒频移信号S4；步骤5：中央处理器的ADC模块对信号S4进行AD采样，同时FFT模块对每次采样的数据进行傅里叶变换得出多普勒频移Fi；步骤6：待每秒内所有采样完成后，由DSP模块对所有的多普勒频移Fi求平均值，得出最终的多普勒频移F0。6.如权利要求5所述的微探头超声波多普勒流速仪的控制方法，其特征在于：所述步骤1中产生的信号S1的频率为5M，幅度为1V。7.如权利要求5所述的微探头超声波多普勒流速仪的控制方法，其特征在于：所述步骤5的采样频率140K，每次采样4096个数据，每秒采样15次，其中i=1、2…15。2CN106370886A说明书1/3页微探头超声波多普勒流速仪的控制电路及信号处理方法技术领域[0001]本发明涉及超声波流速仪技术领域，特别涉及一种微探头超声波多普勒流速仪的控制电路及其信号处理方法。背景技术[0002]超声波多普勒流速仪是利用多普勒效应原理，用超声波换能器作传感器，其中一个超声波换能器负责发射声波，声波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等反射体反射，由另一个或多个超声波换能器接收声反射信号，信号经有关电路处理测定多普勒频移进而测算出流速。上述超声波信号的处理、测算过程都由电路板中的控制电路及相关软件完成，目前控制电路对收发信号的处理效率和精度都不够高。[0003]因此，本发明人特别研制出一种测