全文摘要
本实用新型公开了一种零时间延迟差异的超声波信号激发电路，包括数字逻辑芯片、激发信号发生电路、模拟开关芯片以及超声波换能器，所述的数字逻辑芯片分别与激发信号发生电路和模拟开关芯片电性连接，所述的模拟开关芯片与超声波换能器电性连接，本实用新型零时间延迟差异的超声波信号激发电路，超声波换能器和激发信号发生电路之间的信号通路会在探头激发之前提前导通，相当于顺向和逆向换能器的激发信号来自于同一个激发信号发生电路，避免了因为不同激发信号发生电路之间由于器件差异产生的时间延迟差异，从而实现了零时间延时差异，提高了计量精度，减小了零漂。
主设计要求
1.一种零时间延迟差异的超声波信号激发电路，其特征在于：包括数字逻辑芯片、激发信号发生电路、模拟开关芯片以及超声波换能器，所述的数字逻辑芯片、激发信号发生电路、模拟开关芯片依次电性连接，所述的数字逻辑芯片以及模拟开关芯片电性连接处理器，所述的模拟开关芯片与超声波换能器电性连接。
设计方案
1.一种零时间延迟差异的超声波信号激发电路，其特征在于：包括数字逻辑芯片、激发信号发生电路、模拟开关芯片以及超声波换能器，所述的数字逻辑芯片、激发信号发生电路、模拟开关芯片依次电性连接，所述的数字逻辑芯片以及模拟开关芯片电性连接处理器，所述的模拟开关芯片与超声波换能器电性连接。
2.根据权利要求1所述的零时间延迟差异的超声波信号激发电路，其特征在于：所述的激发信号发生电路包括脉冲发生电路和脉冲选通电路；
所述的脉冲发生电路包括N型三极管Q1、P型三极管Q2、N型功率开关管Q3和P型功率开关管Q4，所述的N型三极管Q1和P型三极管Q2并联，且其基极均与数字逻辑芯片的第一输出引脚1Y连接，所述的N型三极管Q1的集电极与电源引脚连接，所述的P型三极管Q2的集电极接地，所述的N型三极管Q1和P型三极管Q2的发射极连接电阻R1与N型功率开关管Q3的栅极连接，所述的电阻R1与N型功率开关管Q3的栅极连接设置有电阻R2接地，所述的N型功率开关管Q3的源极接地，N型功率开关管Q3的漏极连接电阻R3与P型功率开关管Q4的栅极连接，P型功率开关管Q4的漏极与模拟开关芯片的脉冲输入引脚连接，P型功率开关管Q4的栅极以及源极间并联电阻R4且连接电源端；
所述的脉冲选通电路包括N型功率开关管Q5，所述的N型功率开关管Q5的栅极连接电阻R5与数字逻辑芯片的第二输出引脚2Y连接，所述的N型功率开关管Q5的漏极与模拟开关芯片的脉冲输入引脚连接，N型功率开关管Q5的源极连接电阻R6接地。
3.根据权利要求2所述的零时间延迟差异的超声波信号激发电路，其特征在于：所述的模拟开关芯片采用型号为SGM4589YS16G\/TR的模拟开关芯片，所述的数字逻辑芯片采用型号为SN74LVC2G86的处理芯片，所述的N型功率开关管Q3和N型功率开关管Q5均采用型号为2N7002KT1G的MOSFET管，所述的P型功率开关管Q4采用型号为MCH3375的MOSFET管。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种零时间延迟差异的超声波信号激发电路。
背景技术
随着近年来人们对环境保护意识的提高，天然气作为一种清洁优质能源得到越来越多的应用，天然气行业的发展也越来越快。天然气行业主要计量仪表以罗茨表与涡轮表为主，但是这些传统仪表具有对计量气质要求高、维护频繁、维护费用高、智能化程度低等缺点，这些弱点都会制约天然气行业的快速发展。
气体超声波流量计与差压式仪表、容积式仪表以及传统速度式仪表等相比，具有宽量程比、智能化、易安装，低成本、高精度、使用寿命长、低维护成本等优点。目前被广泛应用于以下领域：1)天然气高压长输管线及省、市级分输站计量管理；2)城市燃气计量管理；3)天然气煤层气开采利用；4)液化天然气及液化石油气；5)大型工业用气计量管理；6)高炉煤气和焦炉煤气计量；7)其它节能减排气体排放计量等。
目前气体超声波流量计不同换能器对应激发信号发生电路一般都是独立的，由于激发信号发生电路元器件性能上有差异，每组激发信号发生电路的激发延迟时间不同，从而增加了流量计的误差以及零漂。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的零时间延迟差异的超声波信号激发电路。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种零时间延迟差异的超声波信号激发电路，包括数字逻辑芯片、激发信号发生电路、模拟开关芯片以及超声波换能器，所述的数字逻辑芯片、激发信号发生电路、模拟开关芯片依次电性连接，所述的数字逻辑芯片以及模拟开关芯片电性连接处理器，所述的模拟开关芯片与超声波换能器电性连接。
进一步的：所述的激发信号发生电路包括脉冲发生电路和脉冲选通电路；
其中所述的脉冲发生电路包括N型三极管Q1、P型三极管Q2、N型功率开关管Q3和P型功率开关管Q4，所述的N型三极管Q1和P型三极管Q2并联，且其基极均与数字逻辑芯片的第一输出引脚1Y连接，所述的N型三极管Q1的集电极与电源引脚连接，所述的P型三极管Q2的的集电极接地，所述的N型三极管Q1和P型三极管Q2的发射极连接电阻R1与N型功率开关管Q3的栅极连接，所述的电阻R1与N型功率开关管Q3的栅极连接设置有电阻R2接地，所述的N型功率开关管Q3的源极接地，N型功率开关管Q3的漏极连接电阻R3与P型功率开关管Q4的栅极连接，P型功率开关管Q4的漏极与模拟开关芯片的脉冲输入引脚连接，P型功率开关管Q4的栅极以及源极间并联电阻R4且连接电源端；
其中所述的脉冲选通电路包括N型功率开关管Q5，所述的N型功率开关管Q5的栅极连接电阻R5与数字逻辑芯片的第二输出引脚2Y连接，所述的N型功率开关管Q5的漏极与模拟开关芯片的脉冲输入引脚连接，N型功率开关管Q5的源极连接电阻R6接地。
进一步的：所述的模拟开关芯片采用型号为SGM4589YS16G\/TR的模拟开关芯片，所述的数字逻辑芯片采用型号为SN74LVC2G86的数字逻辑芯片，所述的N型功率开关管Q3和N型功率开关管Q5均采用型号为2N7002KT1G的MOSFET管，所述的P型功率开关管Q4采用型号为MCH3375的MOSFET管。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：现有技术中每个超声波换能器对应一个激发信号发生电路的方式，每个激发电路性能会有所不同，从而引入时间延迟差异，进而增加了流量计的误差以及零漂。本方案中的零时间延迟差异的超声波信号激发电路，超声波换能器和激发信号发生电路之间的信号通路会在探头激发之前提前导通，相当于顺向和逆向换能器的激发信号来自于同一个激发信号发生电路，避免了因为不同激发信号发生电路之间由于器件差异产生的时间延迟差异，从而实现了零时间延时差异，提高了计量精度，减小了零漂，此外，由于激发信号发生电路共用，减少了激发信号发生电路的数量，电路板面积也能极大的缩小，有利于结构的设计。
附图说明
图1是本实用新型实施例零时间延迟差异的超声波信号激发电路的电路框图。
图2是本实用新型实施例零时间延迟差异的超声波信号激发电路图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
参见图1，本实施例一种零时间延迟差异的超声波信号激发电路，包括
数字逻辑芯片：用于控制激发信号发生电路激发信号；
激发信号发生电路：用于在数字逻辑芯片的控制下产生激发信号；
模拟开关芯片：用于开通或者截止激发信号与激发信号的连接；
所述的数字逻辑芯片、激发信号发生电路、模拟开关芯片依次电性连接，所述的数字逻辑芯片以及模拟开关芯片电性连接处理器，所述的模拟开关芯片与超声波换能器电性连接；
其中处理器：用于控制模拟开关芯片导通激发信号与需要激发的超声波换能器之间的连接以及控制数字逻辑芯片何时产生激发信号，实际中可采用单片机、ARM、DSP等处理器；
超声波换能器：是声波波形发生器件，当有激发信号产生并连接到换能器，该器件就会产生一串超声波波形；
本实施例中所述的数字逻辑芯片分别与激发信号发生电路和模拟开关芯片电性连接，所述的模拟开关芯片与超声波换能器电性连接。
其工作原理是：
1)激发顺向探头时，处理器控制数字逻辑芯片以及模拟开关芯片激发信号与顺向探头的连接，然后控制激发信号发生电路产生激发信号，顺向换能器收到激发信号后产生超声波；
2)激发逆向探头时，处理器控制数字逻辑芯片以及模拟开关芯片激发信号与逆向探头的连接，然后控制激发信号发生电路产生激发信号，逆向换能器收到激发信号后产生超声波；
3)由上述两个步骤中描述可以知道，换能器和激发信号发生电路之间的信号通路会在探头激发之前提前导通，相当于顺向和逆向换能器的激发信号来自于同一个激发信号发生电路，避免了因为不同激发信号发生电路之间由于器件差异产生的时间延迟差异，从而实现了零时间延时差异。
具体的如图2所示，本实施例中所述的激发信号发生电路包括脉冲发生电路和脉冲选通电路；
其中所述的脉冲发生电路包括N型三极管Q1、P型三极管Q2、N型功率开关管Q3和P型功率开关管Q4，所述的N型三极管Q1和P型三极管Q2并联，且其基极均与数字逻辑芯片的第一输出引脚1Y连接，所述的N型三极管Q1的集电极与电源引脚连接，所述的P型三极管Q2的的集电极接地，所述的N型三极管Q1和P型三极管Q2的发射极连接电阻R1与N型功率开关管Q3的栅极连接，所述的电阻R1与N型功率开关管Q3的栅极连接设置有电阻R2接地，所述的N型功率开关管Q3的源极接地，N型功率开关管Q3的漏极连接电阻R3与P型功率开关管Q4的栅极连接，P型功率开关管Q4的漏极与模拟开关芯片的脉冲输入引脚连接，P型功率开关管Q4的栅极以及源极间并联电阻R4且连接电源端；
其中所述的脉冲选通电路包括N型功率开关管Q5，所述的N型功率开关管Q5的栅极连接电阻R5与数字逻辑芯片的第二输出引脚2Y连接，所述的N型功率开关管Q5的漏极与模拟开关芯片的脉冲输入引脚连接，N型功率开关管Q5的源极连接电阻R6接地。
具体的如图2所示，工作状态下:脉冲发生电路中数字逻辑芯片U会根据输入信号产生2个高低电平脉冲信号。当输入低脉冲时，N型三极管Q1导通，P型三极管Q2关断，N型功率开关管Q5关断。N型三极管Q1导通驱动N型功率开关管Q3导通，N型功率开关管Q3导通驱动P型功率开关管Q4导通，由此产生一个高电平信号。当输入高脉冲时，N型三极管Q1关断，P型三极管Q2导通，N型功率开关管Q5导通。P型三极管Q2导通使得N型功率开关管Q3关断，从而使得P型功率开关管Q4关断，由此产生一个低电平信号。因此，输入端通过一个低压高低脉冲信号可以控制产生一个高压高低脉冲信号。
脉冲选通电路中，高压高低脉冲信号通过模拟开关芯片选通与超声波换能器连接，从而激发探头。
本实施例具体提供了图2的电路图中，所述的模拟开关芯片采用型号为SGM4589YS16G\/TR的模拟开关芯片，所述的数字逻辑芯片采用型号为SN74LVC2G86的数字逻辑芯片，所述的N型功率开关管Q3和N型功率开关管Q5均采用型号为2N7002KT1G的MOSFET管，所述的P型功率开关管Q4采用型号为MCH3375的MOSFET管。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920088432.0
申请日:2019-01-18
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:86(杭州)
授权编号:CN209310860U
授权时间:20190827
主分类号:G01F 1/66
专利分类号:G01F1/66
范畴分类:31H;
申请人:杭州晶锐仪器仪表有限公司
第一申请人:杭州晶锐仪器仪表有限公司
申请人地址:310051 浙江省杭州市萧山区新塘街道南秀路3089号新塘科创园3幢105室
发明人:杨建峰;周小仁
第一发明人:杨建峰
当前权利人:杭州晶锐仪器仪表有限公司
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：数字逻辑论文; 三极管开关电路论文; 超声波换能器论文; 模拟电路论文; 模拟开关论文; 脉冲信号论文; 功率电阻论文; 三极管论文; 芯片论文;