專利名稱：一種超聲多普勒測速儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超聲多普勒測速儀。
背景技術(shù)：
汽車上的速度計和里程表需要在發(fā)動機(jī)、車輪或其它部位安裝傳感器，可靠性差。為此現(xiàn)有技術(shù)中又提出了采用超聲多普勒測速儀來測量物體的速度。超聲多普勒測速儀每隔一相等時間，發(fā)出超聲脈沖信號，每隔一段時間接收汽車反射回的超聲脈沖信號。若汽車勻速行駛，則間隔時間相同，根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間間隔差和聲速，測出被測汽車的速度。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點(diǎn)和不足:現(xiàn)有的超聲多普勒測速儀多采用乘法器、非線性混頻器提取多普勒信號，電路復(fù)雜、成本高，且計算出的速度精度低；當(dāng)采用微波測速時，還存在電磁輻射
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種超聲多普勒測速儀，該測速儀靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，不需調(diào)試，提高了速度的檢測精度，詳見下文描述:—種超聲多普勒測速儀，包括:振蕩器，所述振蕩器產(chǎn)生超聲波信號《O，通過超聲波驅(qū)動電路驅(qū)動第一超聲探頭，所述第一超聲探頭發(fā)出的所述超聲波信號Qci照射到運(yùn)動物體的表面，所述運(yùn)動物體的表面反射具有多普勒效應(yīng)的超聲波信號ω，并被第二超聲探頭接收，經(jīng)過放大器放大后輸入到多普勒差頻器；所述超聲波信號Qci也輸入到所述多普勒差頻器，所述多普勒差頻器輸出多普勒差頻信號△ ω，所述多普勒差頻信號△ ω經(jīng)過低頻濾波整形電路得到方波信號，并輸入至頻率測量電路，所述頻率測量電路輸出數(shù)字多普勒信號至控制器，所述控制器計算出所述運(yùn)動物體的速度V，并顯示和輸出所述運(yùn)動物體的速度V。所述多普勒差頻器具體包括:第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端輸入第一信號源，所述第一電阻的另一端接第一二極管的陽極，所述第一二極管的陰極接第三電阻的一端，所述第三電阻的另一端接運(yùn)算放大器的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號Λ ω ;所述第三電阻并聯(lián)連接電容；所述第二電阻的一端輸入第二信號源，所述第二電阻的另一端接第二二極管的陰極，所述第二二極管的陽極接所述運(yùn)算放大器的負(fù)極性輸入端；所述運(yùn)算放大器的正極性輸入端接地；所述第一二極管的陽極接所述第二二極管的陰極，所述第一二極管的陰極接所述
第二二極管的陽極。所述多普勒差頻器具體包括:第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端輸入第一信號源，第一電阻的另一端分別接第一二極管的陽極和第二二極管的陰極，所述第一二極管的陰極和所述第二二極管陽極同時接運(yùn)算放大器的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號△ ω ;所述第一二極管并聯(lián)電容；所述第二電阻的一端輸入第二信號源，所述第二電阻的另一端分別接所述第一二極管的陽極、所述第二二極管的陰極和所述運(yùn)算放大器的負(fù)極性輸入端；所述運(yùn)算放大器的正極性輸入端接地。所述多普勒差頻器具體包括:第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端輸入第一信號源，所述第一電阻的另一端接第三電阻的一端，所述第三電阻的另一端接運(yùn)算放大器的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號；所述第二電阻的一端輸入第二信號源，所述第二電阻的另一端分別接所述第三電阻的一端和所述運(yùn)算放大器的負(fù)極性輸入端；所述運(yùn)算放大器的正極性輸入端接地。所述 多普勒差頻器具體包括:第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端輸入第一信號源，所述第二電阻的一端輸入第二信號源，所述第一電阻的另一端和所述第二電阻的另一端接運(yùn)算放大器的正極性輸入端；所述運(yùn)算放大器的負(fù)極性輸入端同時接第三電阻和第四電阻的一端；所述第三電阻的另一端接地；所述第四電阻的另一端接所述運(yùn)算放大器的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號Λ ω。所述多普勒差頻器具體包括:第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端輸入第一信號源，所述第二電阻的一端輸入第二信號源，所述第一電阻的另一端和所述第二電阻的另一端接運(yùn)算放大器的正極性輸入端；所述運(yùn)算放大器的負(fù)極性輸入端接輸出端，輸出所述多普勒差頻信號Λ ω。所述第一信號源具體為:所述多普勒效應(yīng)的超聲波信號《,Λ ω ;所述第二信號源具體為:所述超聲波信號ω0Ο所述第一信號源具體為:所述超聲波信號Otl ;所述第二信號源具體為:所述多普勒效應(yīng)的超聲波信號c^+Λ ω ο本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是:通過采用運(yùn)算放大器構(gòu)成的多普勒差頻器作為超聲多普勒測速儀，該電路簡單、靈敏度高、工藝性好、容易集成，且提高了速度的檢測精度；且通過修改電阻和電容的值可以很容易改變多普勒差頻器的增益，通過對運(yùn)算放大器型號的選擇可以對多普勒信號進(jìn)行放大處理，滿足了實(shí)際應(yīng)用中的多種需要。


圖1為本發(fā)明提供的一種超聲多普勒測速儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的多普勒差頻器電路原理圖；圖3為圖2的戴維南等效電路圖；圖4為圖2的另一戴維南等效電路圖；圖5為本發(fā)明提供的另一多普勒差頻器電路原理圖；圖6為本發(fā)明提供的另一多普勒差頻器電路原理圖；圖7為本發(fā)明提供的另一多普勒差頻器電路原理圖；圖8為本發(fā)明提供的另一多普勒差頻器電路原理圖。附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:OSC:振湯器；1:超聲波驅(qū)動電路；2:第一超聲探頭；3:運(yùn)動物體；
4:第二超聲探頭；5:放大器；6:多普勒差頻器；7:低頻濾波整形電路；8:頻率測量電路；9:控制器；Δ ω:多普勒差頻信號；V。:輸出端。R1:第一電阻；R2:第二電阻；R3:第三電阻；R4:第四電阻；A:運(yùn)算放大器；C:電容；D1:第一二極管；D2:第二二極管；V1:第一信號源；V2:第二信號源。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:為了提高測速儀的靈敏度和速度的檢測精度，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種超聲多普勒測速儀，詳見下文描述:
實(shí)施例1參見圖1，一種超聲多普勒測速儀，包括:振蕩器0SC，振蕩器OSC產(chǎn)生超聲波信號Otl，通過超聲波驅(qū)動電路I驅(qū)動第一超聲探頭2，第一超聲探頭2發(fā)出的超聲波信號Oci照射到運(yùn)動物體3的表面，運(yùn)動物體3的表面反射具有多普勒效應(yīng)的超聲波信號α^+Λ ω，并被第二超聲探頭4接收，經(jīng)過放大器5放大后輸入到多普勒差頻器6 ；超聲波信號Otl也輸入到多普勒差頻器6，多普勒差頻器6輸出多普勒差頻信號Δ ω，多普勒差頻信號Λ ω經(jīng)過低頻濾波整形電路7得到方波信號，并輸入至頻率測量電路8，頻率測量電路8輸出數(shù)字多普勒信號至控制器9，控制器9計算出運(yùn)動物體3的速度V，并顯示和輸出運(yùn)動物體3的速度V。具體實(shí)現(xiàn)時，控制器9可以為單片機(jī)和微控制器等具有計算和顯示功能的元器件，本發(fā)明實(shí)施例對此不做限制。其中，參見圖2，該多普勒差頻器6包括:第一電阻R1和第二電阻R2,第一電阻R1的一端輸入第一信號源V1,第一電阻R1的另一端接第一二極管D1的陽極，第一二極管D1的陰極接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端接運(yùn)算放大器A的輸出端Vtl，輸出多普勒差頻信號Λ ω ;第三電阻R3并聯(lián)連接電容C ;第二電阻R2的一端輸入第二信號源V2，第二電阻R2的另一端接第二二極管D2的陰極，第二二極管D2的陽極接運(yùn)算放大器A的負(fù)極性輸入端；運(yùn)算放大器A的正極性輸入端接地；第一二極管D1的陽極接第二二極管D2陰極，第一二極管D1的陰極接第二二極管D2陽極。S卩，第一二極管D1和第二二極管D2之間組成反并聯(lián)電路。下面結(jié)合圖3和圖4詳細(xì)描述該差頻器的工作原理，詳見下文描述:圖2中提供的差頻器通過采用戴維南定律等效為圖3中的電路。由于二極管的伏安特性為
權(quán)利要求
1.一種超聲多普勒測速儀，包括:振蕩器(OSC)，其特征在于，所述振蕩器(OSC)產(chǎn)生超聲波信號ω 0，通過超聲波驅(qū)動電路(I)驅(qū)動第一超聲探頭(2 )，所述第一超聲探頭(2 )發(fā)出的所述超聲波信號Qci照射到運(yùn)動物體(3)的表面，所述運(yùn)動物體(3)的表面反射具有多普勒效應(yīng)的超聲波信號ω-Λ ω，并被第二超聲探頭(4)接收，經(jīng)過放大器(5)放大后輸入到多普勒差頻器(6);所述超聲波信號Otl也輸入到所述多普勒差頻器(6)，所述多普勒差頻器(6)輸出多普勒差頻信號Λ ω，所述多普勒差頻信號Λ ω經(jīng)過低頻濾波整形電路(7)得到方波信號，并輸入至頻率測量電路(8)，所述頻率測量電路(8)輸出數(shù)字多普勒信號至控制器(9)，所述控制器(9)計算出所述運(yùn)動物體(3)的速度V，并顯示和輸出所述運(yùn)動物體(3)的速度V。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲多普勒測速儀，其特征在于，所述多普勒差頻器(6)具體包括:第一電阻(R1)和第二電阻(R2), 所述第一電阻(R1)的一端輸入第一信號源(V1),所述第一電阻(R1)的另一端接第一二極管(D1)的陽極，所述第一二極管(D1)的陰極接第三電阻(R3)的一端，所述第三電阻(R3)的另一端接運(yùn)算放大器(A)的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號Λω ;所述第三電阻(R3)并聯(lián)連接電容(C)； 所述第二電阻(R2)的一端輸入第二信號源(V2),所述第二電阻(R2)的另一端接第二二極管(D2)的陰極，所述第二二極管(D2)的陽極接所述運(yùn)算放大器(A)的負(fù)極性輸入端；所述運(yùn)算放大器(A)的正極性輸入端接地； 所述第一二極管(D1)的陽極接所述第二二極管(D2)的陰極，所述第一二極管(D1)的陰極接所述第二二極管(D2)的陽極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲多普勒測速儀，其特征在于，所述多普勒差頻器(6)具體包括:第一電阻(R1)和 第二電阻(R2), 所述第一電阻(R1)的一端輸入第一信號源(V1),第一電阻(R1)的另一端分別接第一二極管(D1)的陽極和第二二極管(D2)的陰極，所述第一二極管(D1)的陰極和所述第二二極管(D2)陽極同時接運(yùn)算放大器(A)的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號Λ ω ;所述第一二極管(D1)并聯(lián)電容(C)； 所述第二電阻(R2)的一端輸入第二信號源(V2),所述第二電阻(R2)的另一端分別接所述第一二極管(D1)的陽極、所述第二二極管(D2)的陰極和所述運(yùn)算放大器(A)的負(fù)極性輸入端；所述運(yùn)算放大器(A)的正極性輸入端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲多普勒測速儀，其特征在于，所述多普勒差頻器(6)具體包括:第一電阻(R1)和第二電阻(R2), 所述第一電阻(R1)的一端輸入第一信號源(V1),所述第一電阻(R1)的另一端接第三電阻(R3)的一端，所述第三電阻(R3)的另一端接運(yùn)算放大器(A)的輸出端，輸出所述多普勒差頻 目號Δ ω ； 所述第二電阻(R2)的一端輸入第二信號源(V2),所述第二電阻(R2)的另一端分別接所述第三電阻(R3)的一端和所述運(yùn)算放大器(A)的負(fù)極性輸入端；所述運(yùn)算放大器(A)的正極性輸入端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲多普勒測速儀，其特征在于，所述多普勒差頻器(6)具體包括:第一電阻(R1)和第二電阻(R2),所述第一電阻(R1)的一端輸入第一信號源(V1),所述第二電阻(R2)的一端輸入第二信號源(V2),所述第一電阻(R1)的另一端和所述第二電阻(R2)的另一端接運(yùn)算放大器(A)的正極性輸入端；所述運(yùn)算放大器(A)的負(fù)極性輸入端同時接第三電阻(R3)和第四電阻(R4)的一端；所述第三電阻(R3)的另一端接地；所述第四電阻(R4)的另一端接所述運(yùn)算放大器(A)的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號Λ ω。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲多普勒測速儀，其特征在于，所述多普勒差頻器(6)具體包括:第一電阻(R1)和第二電阻(R2), 所述第一電阻(R1)的一端輸入第一信號源(V1),所述第二電阻(R2)的一端輸入第二信號源(V2),所述第一電阻(R1)的另一端和所述第二電阻(R2)的另一端接運(yùn)算放大器(A)的正極性輸入端；所述運(yùn)算放大器(A)的負(fù)極性輸入端接輸出端，輸出所述多普勒差頻信號Δ ω。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一權(quán)利要求所述的一種超聲多普勒測速儀，其特征在于， 所述第一信號源(V1)具體為:所述多普勒效應(yīng)的超聲波信號《-Λ ω ;所述第二信號源(V2)具體為:所述超聲波信號ω”
8.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一權(quán)利要求所述的一種超聲多普勒測速儀，其特征在于， 所述第一信號源(V1)具體為:所 述超聲波信號Otl ;所述第二信號源(V2)具體為:所述多普勒效應(yīng)的超聲波信號ω。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲多普勒測速儀，包括振蕩器，振蕩器產(chǎn)生超聲波信號，通過超聲波驅(qū)動電路驅(qū)動第一超聲探頭，第一超聲探頭發(fā)出的超聲波信號照射到運(yùn)動物體的表面，運(yùn)動物體的表面反射具有多普勒效應(yīng)的超聲波信號，并被第二超聲探頭接收，經(jīng)過放大器放大后輸入到多普勒差頻器；超聲波信號也輸入到多普勒差頻器，多普勒差頻器輸出多普勒差頻信號，多普勒差頻信號經(jīng)過低頻濾波整形電路得到方波信號，并輸入至頻率測量電路，頻率測量電路輸出數(shù)字多普勒信號至控制器，控制器計算出運(yùn)動物體的速度，并顯示和輸出。該測速儀簡單、工藝性好、容易集成，提高了速度的檢測精度；且通過修改電阻和電容的值很容易改變多普勒差頻器增益，滿足了多種需要。
文檔編號G01S15/58GK103163526SQ201310047089
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者林凌, 劉妍, 李剛 申請人:天津大學(xué)