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该方法中，当换能器T1发射声信号，在换能器T2收到信号的时刻，令T1再次发射声信号，而T2再次接收，这样如此循环发射、接收N次。通过测量记录下N次测量的总时间∑t正。然后，再令T2发射，T1接收，经过N次如此循环就可得到逆向发射总时间∑t逆。这时让顺逆流两个总的时间作差，可以得到总时间差∑Δt。∑Δt这个量比起单次测量时，它已经扩大了2N倍。由测量带来的误差经过了N次累加后，其均值则向零靠近，使得测量精度提高了倍。此时这个值就较容易测量，从而得到想要的流量数据。

环鸣法要解决的几个重要问题

精确捕捉计时点

新测量方法用具有半个周期的正弦脉冲去激励换能器。由于换能器是一个窄带系统，在电脉冲的激励下，发射和接收的声信号都是较短的、有正弦填充的、具有钟形包络的脉冲信号，如图3所示。本文选用冲击信号作发射源，信号持续时间短，因此比较适合细管径的输液管道测量。

正弦函数在过零点处斜率最大。如果把回波的某个正弦周期的过零点检测出来，回波时间的测量精度将极大提高。从总方框图可知，过零点的检测电路是由过零比较器、电平比较器、单稳2电路和与门电路等组成。其波形和信号之间的逻辑关系在图3中可以清楚地看到。

从图3可以看出，得到这个计时点立刻触发单稳1电路以获得发射同步信号。

信号门

接收信号中并不是只有从T1到T2在液体中传播的声信号，还有T1到T2沿管壁传播的声信号。在获得精确计时点时，较高的信号过电平比较器后送出的第一个脉冲对测量是不必要的。因此，在做数字信号处理的时候，只能把电平比较器送出的第一个脉冲放行，其他信号将被信号门过滤掉。不同管径的输液管道，声信号的传播时间是不同的。因此，信号门的位置也不同。本设计中采用了信号门计数器，用数据装订的办法改变信号门的位置。从总框图中可以看到，信号门电路是由可预置的同步计数器、RS触发器等电路组成。由发射同步信号触发RS触发器置0，封锁其后的脉冲，然后由计数器的进位脉冲在信号到来之前将RS触发器置1，开门等待接收信号，如图4所示。

计时电路

计时电路是由时间计数器、计次计数器、RS触发器和与门等电路组成。发射同步信号是计时、计次的核心。如图5所示，第一个发射同步信号是由计算机通过“计4”发出的，经过或门触发器单稳1得到的发射同步信号触发器RS触发器，使其变为1状态，打开与门，使时钟通过，时间计数器计时开始。以后的发射都是由接收机收到的信号触发，这时流量计进入“环鸣”状态。每发射一次，计数器的数值都要加1。当计数值达到N+1时(实际上只有N次测量)，计次计数器发出一个进位信号，使RS触发器置于零状态，封锁与门，时间计数器停止计数。利用这个进位脉冲还把测得的时间存放到数据锁存器中。

在RS触发器零状态期间，计算机要做以下工作：发“计1”信号，读取“正程”计时数据；发“计2”信号，读取漏计时数据；送收发转换信号“计3”，使流量计从“正程”工作状态转为“逆程”工作状态。做完之后，计算机还要发“计4”信号把N值重新装载到测次计数器中，使进位脉冲下跳归零，同“正程”一样，又进入“逆程”的“环鸣”测时过程。

在“环鸣”过程中，是不希望由于某种意外使“环鸣”中断的。如果发生这种情况，仪器应该能够自动恢复到“环鸣”状态中。否则，流量计将“死机”。这个恢复系统由漏收计数器、漏收计次器、单稳1等电路组成。漏收计时器是一个可预置的同步计数器。计数器记到全1之后，将发出进位脉冲。计数器装订的数值应大于“环鸣”周期，例如选在1.5倍。这个进位脉冲一路送到或门去触发单稳1，使丢失的发射同步信号重新出现；另一路送到漏收计次器，记下对计时无用的漏计时间。在正常情况下，由于漏收计时器的计数长度比环鸣周期长，所以漏收计时器不会有进位脉冲输出，只有在接收机没有收到信号的情况下，才会有进位脉冲输出。

结语

该套仪表进行了多次试验，保证了潜艇航行中各项指令的正确执行，设备先进可靠，安装在潜艇上均衡注、排水量和移水量一目了然，其精度更高，抗干扰能力更强。

参考文献

1. 苏彦勋. 流量计量与测试. 中国计量出版社，2007

2. 张朝晖. 检测技术及应用. 中国计量出版社，2005年10月

3. 廖志敏，熊珊. 超声波流量计的研究和应用. 管道计术与设备，2004年04期:12-14

4. 徐英华，杨有涛. 流量及分析仪表. 中国计量出版社, 2008

关键词： 换能器 窄带系统 RS触发器