一种超声波流量计驱动能量自适应调节方法技术

本发明专利技术涉及一种超声波流量计驱动能量自适应调节方法，属于超声技术领域。该方法包括以下步骤：在带中心抽头的变压器逆变电路中，变压器原边两端连接两个电子开关Q1和Q2，中心抽头连接直流电压Vm，采用互补PWM波交替驱动两个电子开关Q1和Q2，通过变压器的耦合给负载加上交流电压，从而实现低压到高压驱动脉冲的能量转换，调整中心抽头端的直流电压Vm，调整变压器的逆变输出电压。本发明专利技术通过动态调节变压器中心抽头电压、动态调节驱动脉冲个数、动态调节驱动脉冲占空比从而实现驱动能量的增大与减小，从而实现接收灵敏度的可靠调节。从而实现接收灵敏度的可靠调节。从而实现接收灵敏度的可靠调节。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波流量计驱动能量自适应调节方法


[0001]本专利技术属于超声
，涉及一种超声波流量计驱动能量自适应调节方法。

技术介绍

[0002]超声波信号在不同的工况条件下可能需要不同的驱动能量，比如在大管径、高负压或高甲烷浓度工况需要很高的驱动能量，以保证超声波信号经过大幅衰减后仍可以被接收电路有效检测；当在小管径、常压或低甲烷浓度工况需要较低的驱动能量，以保证超声波信号衰减较小时接收电路不致于饱和溢出。因此需要针对驱动电压进行驱动能量动态自适应调节，影响超声波驱动能量的主要因素有驱动电压、驱动脉冲个数、驱动脉冲的占空比。
[0003]目前常用的超声波脉冲驱动电路主要有集成芯片升压驱动和变压器驱动两种方式。其中集成驱动电路由升压单元和斩波单元两部分组成，升压单元主要依靠BOOST升压原理，将输入直流低电平进行倍压调整至直流高电平状态；斩波单元基于桥式驱动方式，根据输入PWM脉冲的时序将直流高电平转换为相同时序的高电平脉冲，从而实现低电平至高电平转换。集成驱动电路方式的优点是由于采用了微型封装工艺，电路体积小，缺点是升压上限较低，通常不超过200V，且成本和功耗较高。为了克服集成驱动电路方式升压能力不足的缺点，本专利技术采用变压器升压电路进行超声波驱动，变压器驱动一般分为单极性驱动和双极性驱动，考虑双极性驱动比单极性驱动具有双倍的发射能量，所以本专利技术采用双极性驱动方案。
[0004]在双极性驱动电路中，通过调节变压器中心抽头电压，驱动脉冲个数和驱动脉冲占空比可以实现驱动能量的增大或减小。/>
技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种超声波流量计驱动能量自适应调节方法。通过动态调节变压器中心抽头电压、动态调节驱动脉冲个数、动态调节驱动脉冲占空比从而实现驱动能量的增大与减小，从而实现接收灵敏度的可靠调节。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种超声波流量计驱动能量自适应调节方法，该方法包括以下步骤：
[0008]在带中心抽头的变压器逆变电路中，变压器原边两端连接两个电子开关Q1和Q2，中心抽头连接直流电压Vm，采用互补PWM波交替驱动两个电子开关Q1和Q2，通过变压器的耦合给负载加上交流电压，从而实现低压到高压驱动脉冲的能量转换，调整中心抽头端的直流电压Vm，调整变压器的逆变输出电压；
[0009]采用以下3种制式进行驱动能量自适应调节：
[0010](4)动态调节变压器中心抽头电压；
[0011]采用模拟开关对变压器中心抽头电压进行动态调节，R3固定为10kΩ，通过单片机IO口设置引脚S1、S2的高低电平状态，实现4种输出电压的控制：S1接低电平，S2接低电平，则R2为30kΩ，中心抽头电压为4.9v；S1接低电平，S2接高电平，则R2为71kΩ，中心抽头电压
为9.9v；S1接高电平，S2接低电平，则R2为112kΩ，中心抽头电压为15v；S1接高电平，S2接高电平，则R2为152kΩ，中心抽头电压为19.9v；
[0012]程序判断超声波接收幅值低于预期电压一时，则通过配置IO口电平设置引脚S1、S2的高低电平，实现中心抽头电压的提高；反之，程序判断超声波接收幅值高于预期电压二时，则通过配置IO口电平设置引脚S1、S2的高低电平，实现中心抽头电压的降低；
[0013](5)动态调节驱动脉冲个数；
[0014]设置单片机PWM脉冲输出数量范围为1～8个；当变压器中心抽头电压调整到极限时仍不满足测量要求时，即程序判断超声波接收幅值低于预期电压一时，则通过配置单片机PWM功能使脉冲输出数量提高；反之，程序判断超声波接收幅值高于预期电压二时，则通过配置单片机PWM功能使脉冲输出数量减少；
[0015](6)动态调节驱动脉冲占空比；
[0016]设置单片机PWM脉冲占空比范围为10％～90％；当变压器中心抽头电压和驱动脉冲数量均达到极限仍不满足测量要求时，即程序判断超声波接收幅值低于预期电压一时，则通过配置单片机PWM功能使脉冲占空比提高；反之，程序判断超声波接收幅值高于预期电压二时，则通过配置单片机PWM功能使脉冲占空比减少。
[0017]可选的，所述预期电压一为3.0V，所述预期电压二为3.2V。
[0018]本专利技术的有益效果在于：通过动态调节变压器中心抽头电压、动态调节驱动脉冲个数、动态调节驱动脉冲占空比从而实现驱动能量的增大与减小，从而实现接收灵敏度的可靠调节。
[0019]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0021]图1为双极性驱动电路；
[0022]图2为驱动接收测试示意图；
[0023]图3为升压调节电路；
[0024]图4为自适应驱动能量调整流程。
具体实施方式
[0025]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0026]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0027]本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0028]双极性驱动方案由带中心抽头的变压器逆变电路构成，交替驱动两个开关Q1和Q2，通过变压器的耦合给负载加上交流电压，从而实现低压到高压驱动脉冲的能量转换。双极性驱动电路如图1所示。
[0029]通过调整中心抽头端的直流电压Vm，就可以调整变压器的逆变输出电压。由于带有中心抽头的变压器逆变电路比全桥电路少用一半开关器件，因此，采用该方式的驱动电路简单，升压上限高，具有低成本、低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波流量计驱动能量自适应调节方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：在带中心抽头的变压器逆变电路中，变压器原边两端连接两个电子开关Q1和Q2，中心抽头连接直流电压Vm，采用互补PWM波交替驱动两个电子开关Q1和Q2，通过变压器的耦合给负载加上交流电压，从而实现低压到高压驱动脉冲的能量转换，调整中心抽头端的直流电压Vm，调整变压器的逆变输出电压；采用以下3种制式进行驱动能量自适应调节：(1)动态调节变压器中心抽头电压；采用模拟开关对变压器中心抽头电压进行动态调节，R3固定为10kΩ，通过单片机IO口设置引脚S1、S2的高低电平状态，实现4种输出电压的控制：S1接低电平，S2接低电平，则R2为30kΩ，中心抽头电压为4.9v；S1接低电平，S2接高电平，则R2为71kΩ，中心抽头电压为9.9v；S1接高电平，S2接低电平，则R2为112kΩ，中心抽头电压为15v；S1接高电平，S2接高电平，则R2为152kΩ，中心抽头电压为19.9v；程序判断超声波接收幅值低于预期电压一时，则通过配置IO口电平设置引脚S1...

【专利技术属性】
技术研发人员：马勤勇，于庆，但强，蒋洪庆，罗前刚，王祖迅，刘芬，万勇，路萍，谭雨果，王绍杨，程庚，宋连洪，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：