超聲波換能器性能測試儀的設計與實現.pdf

1、超聲波流量計具有可靠性高、安裝維修簡便、小流量段靈敏度高等特點，在流體流量計量中被廣泛應用。超聲波換能器具有實現電能與機械能相互轉換的功能，是超聲波流量計的關鍵組成部分，超聲波換能器的性能指標以及用于流體流量檢測的一對換能器的性能參數是否匹配，直接影響流體流量計量的精確度。目前國內對于超聲波換能器的性能評價缺乏統一的標準，流量計企業(yè)普遍忽視了對換能器參數配對的研究。因此，對超聲波換能器性能測試的研究具有重要意義。
　　針對目前超聲

2、波換能器性能測試中專用測試儀器成本高，分項測試的指標單一、測試繁瑣、效率低的問題，本文基于超聲波流量計用超聲波換能器的性能測試，設計一個成本低、多參數測試的超聲波換能器性能測試儀。提出測試換能器的諧振頻率與反諧振頻率、諧振阻抗與反諧振阻抗、發(fā)射與接收信號的幅值三大項測試內容，旨在對超聲波換能器的綜合性能進行評定，為評價超聲波換能器的技術指標是否合格，以及兩個換能器是否適用于同一臺流量計提供較為科學合理的依據。
　　本文以 FPGA

3、為主控制器，通過觸摸屏控制選擇測試項目并顯示測試結果。FPGA作為激勵信號發(fā)生器，采用先倍頻后分頻的方式產生各測試項所需的激勵信號，響應信號經過信號調理電路后采用高速A/D轉換器進行模數轉換，用Verilog HDL實現對數據的采集與預處理。掃頻激勵信號下，通過比較不同頻率激勵信號下的采樣數據得到換能器的諧振頻率與反諧振頻率，并在觸摸屏上直觀的顯示頻率特性曲線。針對替代法測試換能器的諧振阻抗與反諧振阻抗時存在人工讀取、記錄數據的缺點，引

4、入恒流源電路，實現等效阻抗的自動計算和存儲。針對現有幅值測試儀激勵信號單一、需要人工調節(jié)示波器并讀數的問題，本文實現了激勵信號可任意設定，并通過時序控制分別對發(fā)射信號與接收信號進行采樣，將幅值信息直接顯示在觸摸屏上。使用Verilog HDL將UART的核心功能集成，采用串口通信將測試數據發(fā)送到上位機，通過上位機對數據進行處理并配對。
　　最后，對多個廠家的換能器進行測試實驗，將測試數據與專用測試儀器測得的數據進行對比。對比結果表