[实用新型]一种基于LPWA通讯的超声波多普勒流速仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及超声波多普勒流速测量技术领域，尤其涉及一种基于LPWA通讯的超声波多普勒流速仪。

背景技术

在某些需要测量流速的领域，比如渠道、河道、污水处理等场合，由于水流中含有可以反射超声波信号的散射体（比如颗粒或气泡），采用超声波多普勒流速仪进行测量是一个比较合适的选择。

在传统的超声波多普勒流速仪研制中，便携式超声波流速计/流量计的测量结果一般通过显示输出，而常见的超声波多普勒流速仪一般提供有数据接口或模拟接口，用于测量结果的输出。数据接口一般是提供USB接口、RS232或RS484接口，也有根据用户需求，提供GPRS、GSM无线远程通信功能；模拟接口一般是将测量结果转换为1-5V电压或4-20mA电流信号输出，用于再连接后端的采集器。部分设备还提供有SD卡接口，用于存储测量数据，SD卡中数据可以人工导出，用于动态分析研究实时测量的流速。

这类常见的超声波多普勒流速仪，通常采用四线制连接，包括有9-14V的供电电源线，以及通讯线，很多是采用有线的Modbus串口通讯，无法直接与远程云平台连接，更无法通过手机APP实时查看测量数据。在采用GPRS无线远程通信的产品中，虽然可以连接平台，但由于GPRS的功耗大及信号稳定性不好等因素，很难实现真正意义上的低功耗设计，而通过采用电池当作供电能源，并长时间无需更换电池更是很难实现。

在现有的专利技术研究文献中，更多集中在测量方式或方法的改进，没有涉及测量结果传输方式的改进。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于LPWA通讯的、可与远程云平台连接的且低功耗的超声波多普勒流速仪。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种技术方案是：一种基于LPWA通讯的超声波多普勒流速仪，其包括发生器探头、接收器探头、供电单元、微处理器单元，及与所述微处理器单元连接A/D转换单元、LPWA通讯单元、按键单元、压力传感器、温度传感器、显示单元及DA输出单元。

进一步地，所述发生器探头内设有石英振荡器，所述石英振荡器和所述接收器探头与混频器单元连接，所述混频器单元与所述A/D转换单元连接。

进一步地，所述发生器探头还包括有调制器、功率放大器及超声波发射器，所述石英振荡器连接所述调制器；所述调制器连接所述功率放大器；所述功率放大器连接所述超声波发射器。

进一步地，所述接收器探头包括超声波接收器及前置放大器；所述前置放大器出来的频率信号与所述石英振荡器的频率信号进入所述混频器单元进行混频和检波处理。

进一步地，所述混频器单元包括有混频器、检波处理单元、低通滤波器及信号放大器；所述混频器与所述检波处理单元连接；所述检波处理单元与所述低通滤波器连接；所述低通滤波器与所述信号放大器连接。

进一步地，所述信号放大器出来的多普勒频率信号进入所述A/D转换单元，经所述微处理器单元处理后，通过所述显示单元、所述DA输出单元及所述LPWA通讯单元输出。

进一步地，所述LPWA通讯单元与远程云平台通讯连接，并定期上传检测数据，所述LPWA通讯单元是一种基于LTE技术的LTE Cat M1(eMTC)通讯模组。

进一步地，所述微处理器单元是一种低功耗的微处理器芯片，优选地，所述微处理器芯片采用型号为STM32L152芯片。

优选地，所述温度传感器采用型号为DS18B20的单总线数字温度传感器。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）采用基于LPWA的通讯模组，与GPRS方式相比，信号覆盖更广，通讯连接更加可靠；可选用eMTC通讯模组，在传输测量数据的同时，同步传输定位信息，用于确认当前测量传感器是否安装牢固或者被流水冲走移位；

（2）结合采用低功耗的微处理器，可以采用电池供电，不用频繁更换电池；

（3）可以与远程云平台通讯连接，并通过手机APP查看测量数据，相比传统的显示屏更加方便；

（4）带有温度传感器和压力传感器，通过温度及压力的采集，可进一步对流速或流量进行补偿计算，测量结果更加准确。

附图说明

图1为本实用新型实施例的超声波多普勒流速仪的电路框图。

图2为本实用新型实施例的超声波多普勒测量原理示意图。

图3为本实用新型实施例的采用eMTC通讯模组的超声波多普勒流速仪的电路框图及系统架构示意图。