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超声波流量计的阻抗匹配设计

扶艺辉¹ 刘瑜¹ 肖汉林¹ 王明杰²

1.浙江理工大学信息科学与工程学院 2.杭州科兰铂科技有限公司

摘要：

为提高超声波流量计测量精度，需要对激励信号源和超声波压电换能器之间进行阻抗匹配，但现有超声波压电换能器的阻抗匹配装置依赖进口，存在操作复杂、灵活性不佳等缺点。为降低制造和维护成本并提升操作的方便性，文中设计了串联电感、并联电感两种阻抗匹配电路。文中设计模拟开关电路实现超声波信号的收发控制，信号放大电路负责放大超声波信号，单片机实现模拟开关电路的通道切换和超声波传播时间的数据采集。仿真结果表明，串联电感阻抗匹配优化了输入信号波形，提高了超声波压电换能器的驱动效率。实验结果表明，串联电感阻抗匹配后，单片机测量的超声波传播时间数据提前了50μs,提高了超声波传播时间数据的准确性。但是激励信号源内阻较小，因此并联电感阻抗匹配效果不佳。

关键词：

超声波时差法

超声波压电换能器

阻抗匹配

等效电路

谐振频率