[实用新型]一种超声波传感器检测电路及电路板

说明书

本实用新型公开了一种超声波传感器检测电路及电路板。超声波传感器检测电路包括驱动模块、接收模块、传感模块，所述传感模块同时与所述驱动模块、所述接收模块电连接，所述传感模块包括超声波传感器A、超声波传感器B以及模拟开关，所述超声波传感器A与所述超声波传感器B通过模拟开关切换顺流和逆流测量，所述驱动模块与传感模块之间设有第一阻抗匹配电路，所述接收模块与所述传感模块之间设有第二阻抗匹配电路。能够很好的完成超声波传感器的配对，配对成功率高，同时可以规避温度对于传感器自身电学特性影响而造成的零点漂移。

技术领域

本发明属于超声波传感领域，尤其涉及一种超声波传感器检测电路及电路板。

背景技术

随着技术研发能力的提升，超声波传感器的应用越来越广泛。在天然气计量行业中，超声波燃气表正逐步替代掉古老的模式燃气表。超声波燃气表是一种利用超声波传播技术来实现流量计量的新型计量技术。可通过超声波传感器发出的超声波在流体中的顺流传播时间与逆流传播时间来计算出流体的流速，故一台超声波燃气表需要两只超声波传感器来分别测量顺流和逆流的传播时间。

超声波传感器是一个可将电信号转化为声信号，也可将声信号转化为电信号的一个系统元件。而不同的超声波传感器存在不同的参数，当我们在测量顺流与逆流的时间时，会存在一个超声波传感器引入的误差零点漂移(Zero Flow Drift 简称ZFD)，现实中，我们很难找到或者匹配到两只参数完全一致的超声波传感器。当介质气体温度发生变化时，传感器的自身电学特性也会发生变化，这是引入ZFD的主要因素，这个ZFD会导致当燃气表内部无任何气体流动时，也会产生一个不稳定的微小的流量，它导致的时间测量误差一般为数十纳秒数量级。这在家用超声波燃气表的应用中的影响尤其严重，因为型号为G1.6大小的超声波燃气表的最小流量下的超声波传播时间仅为10ns，当超声波传感器自身的误差精度已经低于超声波燃气表整体的精度要求时，即如果不解决超声波传感器的ZFD漂移问题，从原理上是无法保证在小流量下的测量精度的。

从上面我们可以知道，引入ZFD的主要因素为超声波传感器配对以及外界环境温度变化对于传感器电学特性的影响。目前超声波燃气表在国内尚属于刚刚起步的阶段，各个燃气表厂家都在进行摸索阶段，对于天然气下超声波传感器的应用也属于摸索阶段，对于传感器的配对，目前主流的方法是先让传感器生产厂家进行初步配对，再通过测量常温下传感器的等效阻抗，等效电容等有限的几个参数对传感器进行配对。但目前国内天然气下应用的超声波传感器的生产厂家自身也尚处于起步阶段，他们一般也是通过测量常温下传感器的等效阻抗，等效电容等有限的几个参数对传感器进行配对。即，一般的做法是只做阻抗测量来进行参数配对，从而减小两只超声波传感器的零点。这样做的缺点是，未从根本上解决两只传感器的零点误差，且配对成功率较低，同时配对的效果不好，因在使用时，不同温度下，传感器的电学特性是不同的，所以ZFD 是不断的随着环境温度以及流体温度不同进行变化的，配对之后的两只传感器还是存在不小的零点误差。

发明内容

本发明所要达到的目的就是提供一种超声波传感器检测电路，在进行参数配对后，再通过电路设计对超声波传感器进行电学匹配。从而能够很好的完成超声波传感器的配对，配对成功率高，同时可以规避温度对于传感器自身电学特性影响而造成的零点漂移。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种超声波传感器检测电路，其中，包括驱动模块、接收模块、传感模块，所述传感模块包括超声波传感器A、超声波传感器B以及模拟开关，所述超声波传感器A与所述超声波传感器B通过模拟开关切换顺流和逆流测量，所述驱动模块与传感模块之间设有第一阻抗匹配电路，所述接收模块与所述传感模块之间设有第二阻抗匹配电路。

进一步的，所述驱动模块与所述第一阻抗匹配电路的等效阻抗为第一等效阻抗，所述接收模块与所述第二阻抗匹配电路的等效阻抗为第二等效阻抗，所述第一等效阻抗与所述第二等效阻抗相等。

进一步的，所述接收模块包括运算放大电路，所述运算放大电路与所述传感模块之间设有耦合电容C30。