一种超声波水表的制作方法

1.本实用新型属于测量仪器技术领域，涉及到一种水表，具体为一种超声波水表。


背景技术：

2.为了节省水源，控制人为浪费水资源，通常在每户的进水管上安装自来水表。超声波水表是通过检测超声波声束在水中顺流逆流传播时因速度发生变化而产生的时差，分析处理得出水的流速从而进一步积算出水的流量的一种水表，由于其对于超声波收发器要求精度较高，而在水中被水冲刷容易造成超声波收发器的损坏从而导致测量不精准等问题。


技术实现要素：

3.本实用新型为了解决上述问题，设计了一种超声波水表，有效的保护了超声波收发器，提高水表稳定性，解决了测量不精准的问题。
4.本实用新型的具体技术方案是：
5.一种超声波水表，包括相对应的上游超声波收发器、下游超声波收发器及其硬件系统，还包括分别与上游超声波收发器和下游超声波收发器相配合的上游反射板和下游反射板，所述上游反射板与水流方向成135
°
夹角，所述下游反射板与水流的反向成135
°
夹角，所述上游超声波收发器的发射方朝向所述上游反射板且与水流方向垂直，所述下游超声波收发器的发射方向朝向所述下游反射板且与水流方向垂直，所述上游超声波收发器和下游超声波收发器与硬件系统电连接。
6.所述硬件系统包括主控制模块，所述主控制模块电连接有人机交互模块，所述人机交互模块是液晶显示dis，包括了键入功能和显示功能。
7.所述硬件系统还包括超声波信号收发模块，所述超声波收发模块包括射频放大器u7，所述射频放大器u7的射频输入端与主控制模块通讯连接，所述射频放大器u7的第一射频输出端和第二射频输出端之间连接有变压器 zz的一次侧，所述变压器zz的二次侧连接上、下游超声波信号收发器，所述上、下游超声波信号收发器的输出端与主控制模块通讯连接。
8.所述硬件系统还包括混合信号调理模块，所述混合信号调理模块包括信号隔离模块和混合信号控制器u3，所述信号隔离模块的输入端连接主控制模块的控制端，所述信号隔离模块的输出端连接混合信号控制器u3的输入端，所述混合信号控制器u3的输出端连接所述主控制模块的输入端；
9.所述信号隔离模块包括光电耦合器op3，所述光电耦合器op3的正输入端接电压源，所述光电耦合器op3的负输入端作为信号隔离模块的输入端，所述光电耦合器op3的正输出端作为信号隔离模块的输出端。
10.所述硬件系统还包括声光提示模块，所述声光提示模块包括声信号提示模块和光信号提示模块；
11.所述声信号提示模块包括三极管q1和蜂鸣器sp1，所述三极管q1的基极作为声信
号提示模块的受控端连接主控制模块，所述三极管q1的集电极经过蜂鸣器sp1连接电压源，所述三极管q1的发射极接地；
12.所述光信号提示模块包括发光二极管和电阻r22，所述发光二极管的阴极作为光信号提示模块的输入端连接主控制模块，所述发光二极管的输出端经电阻r22连接3v电压源。
13.本实用新型的工作原理和有益效果是：
14.将上游超声波收发器和下游超声波收发器置于所测水流上方，超声波收发器的发射面与水流方向平行，不受水流冲刷的影响。上、下游反射板以及上、下游超声波收发器的位置设置，可以保证上下游收发器之间超声波信号的正常传输。硬件系统用于控制上下游超声波收发器超声波信号的输出和接收，以及通过算法对流水量进行计算。实现了通过超声波来测量水的流量，保护了超声波收发器，提高水表稳定性，使测量结果更精准。
附图说明
15.图1是本实用新型一种超声波水表的示意图。
16.图2是本实用新型一种超声波水表的主控制模块。
17.图3是本实用新型一种超声波水表的人机交互模块。
18.图4是本实用新型一种超声波水表的超声波信号收发模块。
19.图5是本实用新型一种超声波水表的信号隔离模块。
20.图6是本实用新型一种超声波水表的混合信号控制电路。
21.图7是本实用新型一种超声波水表的声提示模块。
22.图8是本实用新型一种超声波水表的光提示模块。
23.图9是本实用新型一种超声波水表的驱动模块。
24.图10是本实用新型一种超声波水表的cmos模拟开关电路。
25.图11是本实用新型一种超声波水表的电压比较电路。
26.附图中，1是上游超声波收发器，2是下游超声波收发器，3是上游反射板，4是下游反射板。
具体实施方式
27.以下结合具体实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步详细的描述，但本实用新型的保护范围及实施方式不限于此。
28.具体实施例1，
29.参看说明书附图1，一种超声波水表，包括相对应的上游超声波收发器 1、下游超声波收发器2及其硬件系统，还包括分别与上游超声波收发器1 和下游超声波收发器2相配合的上游反射板3和下游反射板4，所述上游反射板3与水流方向成135
°
夹角，所述下游反射板4与水流的反向成135
°
夹角，所述上游超声波收发器1的发射方朝向所述上游反射板3且与水流方向垂直，所述下游超声波收发器2的发射方向朝向所述下游反射板4且与水流方向垂直，所述上游超声波收发器1和下游超声波收发器2与硬件系统电连接。
30.上游超声波收发器1发出垂直于水面的声波信号，经过上游反射板3 反射之后，以一个平行于水面且与水流相同的方向反射到下游反射板4上，下游反射板4将声波信号以垂
直于下游超声波收发器2的方向被下游超声波收发器2接收；下游超声波收发器2发出垂直于水面的声波信号，经过下游反射板4反射之后，以一个平行于水面且与水流相反的方向反射到上游反射板3上，上游反射板3将声波信号以垂直于上游超声波收发器1的方向被上游超声波收发器1接收；
31.由于存在水流速差，超声波从上游到下游的速度与其从下游到上游的速度差为水流速度的2倍，设超声波信号从上游到下游的速度为上游速度 v
up
,设超声波信号从下游到上游的速度为下游速度v
down
，超声波在水中的速度为v
s
，水流速度为v
f
，则通过公式v
up
＝v
s
‑
v
f
；v
down
＝v
s
+v
f
；计算可得出水流速度。
32.参看说明书附图2和说明书附图3，所述硬件系统包括主控制模块，所述主控制模块电连接有人机交互模块，所述人机交互模块是液晶显示dis，包括了键入功能和显示功能。
33.主控制模块接收到信号进行运算处理后输入给人机交互模块的液晶显示dis，显示相应的数值，用户也可通过键入方式执行相应功能，保证了超声波水表的方便性。
34.参看说明书附图4，所述硬件系统还包括超声波信号收发模块，所述超声波收发模块包括射频放大器u7，所述射频放大器u7的射频输入端与主控制模块通讯连接，所述射频放大器u7的第一射频输出端和第二射频输出端之间连接有变压器zz的一次侧，所述变压器zz的二次侧连接上、下游超声波信号收发器，所述上、下游超声波信号收发器的输出端与主控制模块通讯连接。
35.主控制模块向超声波模块输入射频信号，通过射频放大器u7处理后得到足够大的射频输出功率，经过变压器zz为超声波收发器提供射频输入，超声波接收器将所采集到的信息输出给主控制模块。
36.参看说明书附图5和说明书附图6，所述硬件系统还包括混合信号调理模块，所述混合信号调理模块包括信号隔离模块和混合信号控制器u3；
37.所述信号隔离模块的输入端连接主控制模块的控制端，所述信号隔离模块的输出端连接混合信号控制器u3的输入端，所述混合信号控制器u3 的输出端连接所述主控制模块的输入端；
38.所述信号隔离模块包括光电耦合器op3，所述光电耦合器op3的正输入端接电压源，所述光电耦合器op3的负输入端作为信号隔离模块的输入端，所述光电耦合器op3的正输出端作为信号隔离模块的输出端。
39.信号隔离模块输入端连接主控制模块的控制端，光电耦合器op3起到了隔离电压的作用，同时可以保证输出电压的大小满足后级电路电压的输入条件。混合信号控制器u3将输入的信号处理后输出给主控制模块，实现了信号调理的作用。
40.参看说明书附图7和说明书附图8，所述硬件系统还包括声光提示模块，所述声光提示模块包括声信号提示模块和光信号提示模块；
41.所述声信号提示模块包括三极管q1和蜂鸣器sp1，所述三极管q1的基极作为声信号提示模块的受控端连接主控制模块，所述三极管q1的集电极经过蜂鸣器sp1连接电压源，所述三极管q1的发射极接地；
42.所述光信号提示模块包括发光二极管和电阻r22，所述发光二极管的阴极作为光
信号提示模块的输入端连接主控制模块，所述发光二极管的输出端经电阻r22连接3v电压源。
43.当水表出现问题时，主控制模块向声信号提示模块发送高电平信号，三极管q1导通，蜂鸣器sp1通电，发声报警；同时主控制模块向光信号提示模块的发送低电位信号，发光二极管导通，电路正常工作，指示灯亮；声光提示模块直观的提醒了用户。
44.参看说明书附图9和说明书附图10和说明书附图11，所述硬件系统还包括驱动cmos模拟开关模块，所述的驱动cmos模拟开关模块包括驱动模块和cmos模拟开关模块；
45.所述的驱动模块包括驱动器u5和驱动器u6，
46.所述驱动器u5的输入端ina作为驱动模块的dn
‑
in1输入端，与主控制模块输出端dn
‑
in1连接，所述驱动器u5的输入端inb作为驱动模块的 dn
‑
in2输入端，与主控制模块输出端dn
‑
in2连接；所述驱动器u5的输出端/outa作为驱动模块的dn+输出端，与cmos模拟开关模块dn+输入端连接, 所述驱动器u5的输出端/outb作为驱动模块的dn
‑
输出端,与cmos模拟开关模块dn
‑
输入端连接；
47.所述驱动器u6的输入端ina作为驱动模块的up
‑
in1输入端，与主控制模块输出端up
‑
in1连接，所述驱动器u6的输入端inb作为驱动模块的 up
‑
in2输入端，与主控制模块输出端up
‑
in2连接；所述驱动器u6的输出端/outa作为驱动模块的up+输出端，与cmos模拟开关模块up+输入端连接, 所述驱动器u5的输出端/outb作为驱动模块的up
‑
输出端,与cmos模拟开关模块up
‑
输入端连接；
48.所述的cmos模拟开关模块包括cmos模拟开关u8和电压比较器u4， cmos模拟开关u8的输入端作为cmos模拟开关模块的输入端，与所述驱动模块输出端连接，所述cmos模拟开关u8的输出端连接所述电压比较器u4 的输入端，所述电压比较器u4的输出端作为cmos模拟开关模块的输出端，与主控制模块连接。
49.主控制模块输入给驱动器u5，驱动器u6信号，经驱动器内部处理运算后输出信号给cmos模拟开关u8，驱动开关，cmos模拟开关u8将开关信号输入给电压比较器u4，经电压比较器u4处理后输出反馈给主控制模块。
50.本实用新型在具体使用时：
51.主控制模块向超声波模块输入射频信号，通过射频放大器u7处理后得到足够大的射频输出功率，经过变压器zz输入到超声波接收器上，超声波接收器将所采集到的信息输出给主控制模块；主控制模块运算处理后在人机交互模块显示相应数值，用户也可通过键入方式执行相应功能；当主控制模块接收的信号不在正常范围内时，主控制模块输入给声信号提示模块的信号经过三极管q1放大，输入信号越大，放大之后输出到蜂鸣器sp1 的信号就越大，到蜂鸣器sp1正常工作的数值，蜂鸣器发声报警；主控制模块输入给光信号提示模块的电压信号低于+3v时，发光二极管导通，指示灯亮，直观的提醒了用户。