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超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的發(fā)射電壓要多少才合適

[點擊量：2007][來源：安布雷拉超聲波 · 中國已服務(wù)中小企業(yè)8千家]

2020-09-03

            超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，是這幾年替代傳統(tǒng)機械式風(fēng)速風(fēng)向儀的主力，并且應(yīng)用場合比傳統(tǒng)的機械式風(fēng)速風(fēng)向儀要多很多。
 
            研發(fā)超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的公司經(jīng)常跟劉工交流，交流過程中，問的zui多的一個問題是：超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的發(fā)射電壓要多少才合適？
 
            為了簡化問題，我們就拿一款DYA-200-01D超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀探頭來作為例子：
 
 
 
            按照以下方式進行靈敏度測試：
 
            兩個換能器對射，中間距離是5厘米，10厘米，分別用12V、16V、24V驅(qū)動，發(fā)射時為15個脈沖，一發(fā)一收，在風(fēng)靜止條件下接收端測量收到的信號幅度。
 
 
圖2 兩個探頭之間間隔10cm測量  
 
            一共測量了5組探頭，出來的信號分別為：
 
表 1 ：150619-135、150619-150測試結(jié)果
 
  5cm 10cm
24 V驅(qū)動電壓 80 mV 36 mV
16 V驅(qū)動電壓 50 mV 24 mV
12 V驅(qū)動電壓 38 mV 18 mV
 
表 2 ：150619-130、150619-131測試結(jié)果
 
  5cm 10cm
24 V驅(qū)動電壓 84 mV 46 mV
16 V驅(qū)動電壓 60 mV 32 mV
12 V驅(qū)動電壓 46 mV 26 mV
 
表 3 ：150619-187、150619-197測試結(jié)果
 
  5cm 10cm
24 V驅(qū)動電壓 74 mV 40 mV
16 V驅(qū)動電壓 54 mV 32 mV
12 V驅(qū)動電壓 38 mV 24 mV
 
表 4 ：150619-137、150619-194測試結(jié)果
 
  5cm 10cm
24 V驅(qū)動電壓 92 mV 46 mV
16 V驅(qū)動電壓 62 mV 32 mV
12 V驅(qū)動電壓 48 mV 24 mV
 
表 5 ：150619-142、150619-184測試結(jié)果
 
  5cm 10cm
24 V驅(qū)動電壓 66 mV 34 mV
16 V驅(qū)動電壓 46 mV 24 mV
12 V驅(qū)動電壓 30 mV 18 mV
 
            那么發(fā)射電壓到底要設(shè)置多少才合適呢？
 
            一、發(fā)射電壓要多少才合適，是根據(jù)接收電路zui小需要的信號來確定的。
 
            以表1來看，在空氣靜止流動的環(huán)境下，12V驅(qū)動電壓，10cm的對射距離，接收到的信號幅值是18mV。
 
表 1 ：150619-135、150619-150測試結(jié)果
 
  5cm 10cm
24 V驅(qū)動電壓 80 mV 36 mV
16 V驅(qū)動電壓 50 mV 24 mV
12 V驅(qū)動電壓 38 mV 18 mV
 
            如果接收電路只要18mV的信號，就可以正常工作，那么發(fā)射電路選擇12V驅(qū)動就可以了。
 
            如果接收電路需要30mv以上信號，才可以正常工作，那么就需要24V驅(qū)動。
 
            二、要考慮高風(fēng)速下的信號表現(xiàn)。
 
            一般固定式超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，測量風(fēng)速范圍是≤40米/秒。
 
            按照表1，假設(shè)在空氣靜止的條件下，24V驅(qū)動，10厘米距離，兩個探頭對射，接收到信號有36mv。當(dāng)風(fēng)速達到40米/秒的時候，接收到的信號只有5mv了，而接收電路zui小需要18mV才可以正常工作，那么計算出來的zui小發(fā)射電壓為：
18mv÷5mv=3.6倍≈4.0倍。
 
            發(fā)射端的驅(qū)動電壓就要24V×4=96V。也就是發(fā)射電路的發(fā)射電壓達到96V才能夠滿足接收電路的要去。
 
            如果設(shè)計要求測量風(fēng)速范圍是≤60米/秒，那就要先獲得60米/秒風(fēng)速下的信號幅值，再確定驅(qū)動電壓要多少合適。
 
 
圖3 遇到12級大風(fēng)的情況  
 
            三、要考慮換能器本身靈敏度差異
 
            批量生產(chǎn)的時候，同一個型號的超聲波換能器強的和弱的信號幅度會相差6db，那么發(fā)射電壓就要考慮遇到zui小信號的時候也可以正常工作。zui大zui小的信號幅度會相差6db，也就是信號強的幅值÷信號弱的幅值=2。
 
            按照表1，假設(shè)發(fā)射端的驅(qū)動電壓就要24V，接收端電壓是36mV，這是信號強的超聲波探頭，信號弱的探頭更信號強的相差6db，也就是36mV÷2=18mV。
 
            如果接收電路需要至少30mV的信號才能夠正常處理，那么發(fā)射電流驅(qū)動電壓就要24V×2=48V，48V發(fā)射的時候，信號強是72mV，信號弱是36mV。36mV就＞接收電路要求的30mV信號。
 
 
圖4 分類包裝的DYA-200-01D  
 
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