[发明专利]一种超声波调频声速计

权利要求书

1.一种超声波调频声速计，其特征在于：包括MCU模块和电源模块，MCU模块连接有DDS模块和信号输入输出模块，DDS模块连接有功率驱动模块，功率驱动模块连接有鉴相器模块，鉴相器模块连接有信号处理模块，信号输入输出模块连接功率驱动模块和信号处理模块，电源模块为各模块供电；

所述MCU模块负责控制DDS模块产生变频超声波信号和接收解调信号并进行数据运算，功率驱动模块负责传感器T的阻抗匹配和能量输出，传感器R用于接收经过空气传播的变频超声波信号，滤波器用于针对超声波的频率范围进行滤波，鉴相器模块用于对本振相位和接收到的超声波相位进行解调；

所述MCU模块包括芯片U11，芯片U11的型号为STM32微处理器，芯片U11的 1脚连接有电容C26一端，电容C26另一端接地，芯片U11的7脚连接有电容C28一端和电阻R33一端，电容C28另一端接地，电阻R33另一端接+3.3V，芯片U11的19脚连接有电容C38一端，电容C38另一端接地，芯片U11的13脚连接有电容C29一端，电容C29另一端接地，芯片U11的30脚连接有电容C52一端，电容C52另一端接地，芯片U11的32脚连接有电容C53一端，电容C53另一端接地，芯片U11的48脚连接有电容C36一端，电容C36另一端接地，芯片U11的64脚连接有电容C27一端，电容C27另一端接地，芯片U11的60脚连接有电阻R32一端，电阻R32另一端接地；

所述DDS模块包括芯片U2，芯片U2的型号为AD9833，芯片U2的1脚连接有电容C2一端，电容C2另一端接+3.3V，芯片U2的2脚接+3.3V，芯片U2的3脚连接有电容C11一端和电容C12一端，电容C11另一端和电容C12另一端接地，芯片U2的5脚连接有变频器X1的3脚，变频器X1的4脚连接有电容C16一端和电阻R8一端，电容C16另一端和变频器X1的2脚接地，电阻R8另一端接+3.3V；

所述芯片U2的6脚连接有芯片U11的36脚，芯片U2的7脚连接有芯片U11的34脚，芯片U2的8脚连接有芯片U11的33脚，芯片U2的10脚连接有电容C7一端，并连接功率驱动模块，电容C7另一端接地；

所述功率驱动模块包括放大器U1A，放大器U1A的1脚连接有电阻R3一端，电阻R3另一端连接有电阻R2一端、电容C6一端和放大器U1A的2脚，并接地，电容C6另一端和放大器U1A的8脚接+14V，电阻R2另一端连接有电容C3一端，电容C3另一端连接有芯片U2的10脚，放大器U1A的3脚连接有电阻R6一端，电阻R6另一端接地，放大器U1A的4脚连接有电容C14一端，并接-14V；

所述功率驱动模块还包括放大器U1B，放大器U1B的7脚连接有电阻R11一端，电阻R11另一端连接有放大器U1B的6脚和电阻R10一端，电阻R10另一端接地，放大器U1B的5脚连接有电阻R13一端，电阻R13另一端连接有电容C3一端，放大器U1B的8脚接+14V，放大器U1B的4脚接-14V；

所述功率驱动模块还包括放大器U4A，放大器U4A的3脚连接有电阻R1一端，电阻R1另一端接地，放大器U4A的4脚连接有电容C1一端，并接-14V，放大器U4A的8脚连接有电容C5一端，并接+14V，放大器U4A的2脚连接有电阻R4一端和电阻R5一端，电阻R4另一端连接有电容C8一端，电容C8另一端连接有放大器U1A的1脚，电阻R5另一端连接放大器U4A的1脚，放大器U4A的1脚连接信号输入输出模块；

所述功率驱动模块还包括放大器U4B，放大器U4B的4脚接-14V，放大器U4B的8脚接+14V，放大器U4B的5脚连接有电阻R12一端，电阻R12另一端接地，放大器U4B的6脚连接有电阻R7一端和电阻R9一端，电阻R9另一端连接放大器U4B的7脚，电阻R7另一端连接有电容C13一端，电容C13另一端连接有放大器U1B的7脚和电阻R45一端，电阻R45另一端连接鉴相器模块；

所述鉴相器模块包括芯片U6，芯片U6的型号SN74LVC1G86，芯片U6的4脚连接有电阻R44一端，电阻R44另一端连接芯片U11的14脚，芯片U6的5脚接+5V，芯片U6的2脚连接有电容C17一端，电容C17另一端连接有电阻R45另一端，芯片U6的1脚连接有电容C54一端，电容C54另一端连接有电阻R46一端，电阻R46另一端连接有信号处理模块；

所述信号处理模块包括放大器U7B，放大器U7B的6脚连接有电阻R25一端和电阻R22一端，电阻R25另一端连接信号输入输出模块，电阻R22另一端连接有电容C22一端和放大器U7B的7脚，电容C22另一端连接有电阻R23一端，电阻R23另一端连接有电阻R24一端和放大器U7A的2脚，电阻R24另一端连接放大器U7A的1脚，放大器U7A的1脚连接有电阻R46另一端，放大器U7B的5脚连接有电阻R26一端，电阻R26另一端接地，放大器U7B的4脚连接有电容C25一端，并接-14V，电容C25另一端接地，放大器U7B的8脚连接有电容C21一端，并接+14V，电容C21另一端接地；

所述信号输入输出模块包括芯片U3,芯片U3的型号为DG409，芯片U3的1脚连接有芯片U11的55脚，芯片U3的2脚连接有芯片U11的50脚，芯片U3的3脚连接有电容C15一端，并接-14V，电容C15另一端接地，芯片U3的8脚连接有放大器U4B的7脚，芯片U3的9脚连接有放大器U4A的1脚；

所述芯片U3的4脚连接有接插件P1的1脚和芯片U8的4脚，芯片U3的13脚连接有接插件P1的2脚和芯片U8的13脚，芯片U3的5脚连接有接插件P2的1脚和芯片U8的5脚，芯片U3的12脚连接有接插件P2的2脚和芯片U8的12脚，芯片U3的6脚连接有接插件P3的1脚和芯片U8的6脚，芯片U3的11脚连接有接插件P3的2脚和芯片U8的11脚，芯片U3的7脚连接有接插件P4的1脚和芯片U8的7脚，芯片U3的10脚连接有接插件P4的2脚和芯片U8的10脚；

所述信号输入输出模块还包括芯片U8，芯片U8的型号为DG409，芯片U8的1脚连接有芯片U11的58脚，芯片U8的16脚连接有芯片U11的59脚，芯片U8的2脚连接有芯片U11的57脚，芯片U8的3脚连接有电容C23一端，并接-14V，芯片U8的14脚连接有电容C20一端，并接+14V，电容C23另一端和电容C20另一端接地，芯片U8的9脚连接有电阻R25另一端；

所述电源模块包括芯片U15，芯片U15的型号为HX3608,芯片U15的4脚、5脚和6脚均连接有电容C47一端、电容C48一端、电容C49一端和电感L3一端，电容C47另一端、电容C48另一端和电容C49另一端接地，电感L3另一端连接有芯片U15的1脚、电容C50一端和电容C51一端，电容C50另一端和电容C51另一端连接有电感L4一端和二极管D3一端，电感L4另一端接地，二极管D3另一端连接有电容C46一端和电容C44一端，电容C46另一端和电容C44另一端接地，芯片U15的3脚连接有电阻R35一端、稳压二极管D1一端、电阻R41一端和电容C35一端，电容C35另一端连接有电阻R40一端，电阻R40另一端和电阻R41另一端接+14V，电阻R35另一端和稳压二极管D1另一端接地；

所述电源模块还包括芯片U14，芯片U14的型号为BL8033，芯片U14的2脚连接有电感L1一端和电容C41一端，电感L1另一端连接有电阻R37一端和电容C40一端，并接+5V，电容C41另一端连接芯片U14的6脚，电阻R37另一端连接有电阻R42一端和芯片U14的4脚，电阻R42另一端和电容C40另一端接地，芯片U14的5脚连接有电阻R43一端，电阻R43另一端连接芯片U14的3脚和电容C39一端，并接+14V，电容C39另一端接地；

所述电源模块还包括芯片U12，芯片U12的型号为BL8064，芯片U12的3脚连接有电容C30一端，并接+5V，电容C30另一端接地，芯片U12的2脚连接有电容C31一端和电容C32一端，并输出+3.3V，电容C31另一端和电容C32另一端接地；

所述电源模块还包括芯片U13，芯片U13的型号为TPS5430，芯片U13的7脚连接有电容C37一端和电容C42一端，并接+14V，电容C37另一端连接芯片U13的6脚和9脚，并接-14V，电容C42另一端接地，芯片U13的1脚连接有电容C45一端，芯片U13的4脚连接有电阻R34一端和电阻R38一端电阻R34另一端连接有二极管D2一端、电容C33一端和电容C34一端，并接-14V，电容C33另一端和电容C34另一端接地，电阻R38另一端接地，二极管D2另一端连接有电感L2一端、电容C45另一端和芯片U13的8脚，电感L2另一端接地。