基于傳播時(shí)間法的時(shí)差式超聲流量計(jì)設(shè)計(jì)

　　接收信號(hào)中并不是只有從T1到T2在液體中傳播的聲信號(hào)，還有T1到T2沿管壁傳播的聲信號(hào)。在獲得精確計(jì)時(shí)點(diǎn)時(shí)，較高的信號(hào)過(guò)電平比較器后送出的第一個(gè)脈沖對(duì)測(cè)量是不必要的。因此，在做數(shù)字信號(hào)處理的時(shí)候，只能把電平比較器送出的第一個(gè)脈沖放行，其他信號(hào)將被信號(hào)門(mén)過(guò)濾掉。不同管徑的輸液管道，聲信號(hào)的傳播時(shí)間是不同的。因此，信號(hào)門(mén)的位置也不同。本設(shè)計(jì)中采用了信號(hào)門(mén)計(jì)數(shù)器，用數(shù)據(jù)裝訂的辦法改變信號(hào)門(mén)的位置。從總框圖中可以看到，信號(hào)門(mén)電路是由可預(yù)置的同步計(jì)數(shù)器、RS觸發(fā)器等電路組成。由發(fā)射同步信號(hào)觸發(fā)RS觸發(fā)器置0，封鎖其后的脈沖，然后由計(jì)數(shù)器的進(jìn)位脈沖在信號(hào)到來(lái)之前將RS觸發(fā)器置1，開(kāi)門(mén)等待接收信號(hào)，如圖4所示。

　　計(jì)時(shí)電路

　　計(jì)時(shí)電路是由時(shí)間計(jì)數(shù)器、計(jì)次計(jì)數(shù)器、RS觸發(fā)器和與門(mén)等電路組成。發(fā)射同步信號(hào)是計(jì)時(shí)、計(jì)次的核心。如圖5所示，第一個(gè)發(fā)射同步信號(hào)是由計(jì)算機(jī)通過(guò)“計(jì)4”發(fā)出的，經(jīng)過(guò)或門(mén)觸發(fā)器單穩(wěn)1得到的發(fā)射同步信號(hào)觸發(fā)器RS觸發(fā)器，使其變?yōu)?狀態(tài)，打開(kāi)與門(mén)，使時(shí)鐘通過(guò)，時(shí)間計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)開(kāi)始。以后的發(fā)射都是由接收機(jī)收到的信號(hào)觸發(fā)，這時(shí)流量計(jì)進(jìn)入“環(huán)鳴”狀態(tài)。每發(fā)射一次，計(jì)數(shù)器的數(shù)值都要加1。當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到N+1時(shí)(實(shí)際上只有N次測(cè)量)，計(jì)次計(jì)數(shù)器發(fā)出一個(gè)進(jìn)位信號(hào)，使RS觸發(fā)器置于零狀態(tài)，封鎖與門(mén)，時(shí)間計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。利用這個(gè)進(jìn)位脈沖還把測(cè)得的時(shí)間存放到數(shù)據(jù)鎖存器中。

　　在RS觸發(fā)器零狀態(tài)期間，計(jì)算機(jī)要做以下工作：發(fā)“計(jì)1”信號(hào)，讀取“正程”計(jì)時(shí)數(shù)據(jù);發(fā)“計(jì)2”信號(hào)，讀取漏計(jì)時(shí)數(shù)據(jù);送收發(fā)轉(zhuǎn)換信號(hào)“計(jì)3”，使流量計(jì)從“正程”工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為“逆程”工作狀態(tài)。做完之后，計(jì)算機(jī)還要發(fā)“計(jì)4”信號(hào)把N值重新裝載到測(cè)次計(jì)數(shù)器中，使進(jìn)位脈沖下跳歸零，同“正程”一樣，又進(jìn)入“逆程”的“環(huán)鳴”測(cè)時(shí)過(guò)程。

　　在“環(huán)鳴”過(guò)程中，是不希望由于某種意外使“環(huán)鳴”中斷的。如果發(fā)生這種情況，儀器應(yīng)該能夠自動(dòng)恢復(fù)到“環(huán)鳴”狀態(tài)中。否則，流量計(jì)將“死機(jī)”。這個(gè)恢復(fù)系統(tǒng)由漏收計(jì)數(shù)器、漏收計(jì)次器、單穩(wěn)1等電路組成。漏收計(jì)時(shí)器是一個(gè)可預(yù)置的同步計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器記到全1之后，將發(fā)出進(jìn)位脈沖。計(jì)數(shù)器裝訂的數(shù)值應(yīng)大于“環(huán)鳴”周期，例如選在1.5倍。這個(gè)進(jìn)位脈沖一路送到或門(mén)去觸發(fā)單穩(wěn)1，使丟失的發(fā)射同步信號(hào)重新出現(xiàn);另一路送到漏收計(jì)次器，記下對(duì)計(jì)時(shí)無(wú)用的漏計(jì)時(shí)間。在正常情況下，由于漏收計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)長(zhǎng)度比環(huán)鳴周期長(zhǎng)，所以漏收計(jì)時(shí)器不會(huì)有進(jìn)位脈沖輸出，只有在接收機(jī)沒(méi)有收到信號(hào)的情況下，才會(huì)有進(jìn)位脈沖輸出。

　　結(jié)語(yǔ)

　　該套儀表進(jìn)行了多次試驗(yàn)，保證了潛艇航行中各項(xiàng)指令的正確執(zhí)行，設(shè)備先進(jìn)可靠，安裝在潛艇上均衡注、排水量和移水量一目了然，其精度更高，抗干擾能力更強(qiáng)。