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超声波风速风向仪的发射电压要多少才合适

[点击量：1728][来源：安布雷拉超声波 · 中国已服务中小企业8千家]

2020-09-03

            超声波风速风向仪，是这几年替代传统机械式风速风向仪的主力，并且应用场合比传统的机械式风速风向仪要多很多。
 
            研发超声波风速风向仪的公司经常跟刘工交流，交流过程中，问的zui多的一个问题是：超声波风速风向仪的发射电压要多少才合适？
 
            为了简化问题，我们就拿一款DYA-200-01D超声波风速风向仪探头来作为例子：
 
 
 
            按照以下方式进行灵敏度测试：
 
            两个换能器对射，中间距离是5厘米，10厘米，分别用12V、16V、24V驱动，发射时为15个脉冲，一发一收，在风静止条件下接收端测量收到的信号幅度。
 
 
图2 两个探头之间间隔10cm测量  
 
            一共测量了5组探头，出来的信号分别为：
 
表 1 ：150619-135、150619-150测试结果
 
  5cm 10cm
24 V驱动电压 80 mV 36 mV
16 V驱动电压 50 mV 24 mV
12 V驱动电压 38 mV 18 mV
 
表 2 ：150619-130、150619-131测试结果
 
  5cm 10cm
24 V驱动电压 84 mV 46 mV
16 V驱动电压 60 mV 32 mV
12 V驱动电压 46 mV 26 mV
 
表 3 ：150619-187、150619-197测试结果
 
  5cm 10cm
24 V驱动电压 74 mV 40 mV
16 V驱动电压 54 mV 32 mV
12 V驱动电压 38 mV 24 mV
 
表 4 ：150619-137、150619-194测试结果
 
  5cm 10cm
24 V驱动电压 92 mV 46 mV
16 V驱动电压 62 mV 32 mV
12 V驱动电压 48 mV 24 mV
 
表 5 ：150619-142、150619-184测试结果
 
  5cm 10cm
24 V驱动电压 66 mV 34 mV
16 V驱动电压 46 mV 24 mV
12 V驱动电压 30 mV 18 mV
 
            那么发射电压到底要设置多少才合适呢？
 
            一、发射电压要多少才合适，是根据接收电路zui小需要的信号来确定的。
 
            以表1来看，在空气静止流动的环境下，12V驱动电压，10cm的对射距离，接收到的信号幅值是18mV。
 
表 1 ：150619-135、150619-150测试结果
 
  5cm 10cm
24 V驱动电压 80 mV 36 mV
16 V驱动电压 50 mV 24 mV
12 V驱动电压 38 mV 18 mV
 
            如果接收电路只要18mV的信号，就可以正常工作，那么发射电路选择12V驱动就可以了。
 
            如果接收电路需要30mv以上信号，才可以正常工作，那么就需要24V驱动。
 
            二、要考虑高风速下的信号表现。
 
            一般固定式超声波风速风向仪，测量风速范围是≤40米/秒。
 
            按照表1，假设在空气静止的条件下，24V驱动，10厘米距离，两个探头对射，接收到信号有36mv。当风速达到40米/秒的时候，接收到的信号只有5mv了，而接收电路zui小需要18mV才可以正常工作，那么计算出来的zui小发射电压为：
18mv÷5mv=3.6倍≈4.0倍。
 
            发射端的驱动电压就要24V×4=96V。也就是发射电路的发射电压达到96V才能够满足接收电路的要去。
 
            如果设计要求测量风速范围是≤60米/秒，那就要先获得60米/秒风速下的信号幅值，再确定驱动电压要多少合适。
 
 
图3 遇到12级大风的情况  
 
            三、要考虑换能器本身灵敏度差异
 
            批量生产的时候，同一个型号的超声波换能器强的和弱的信号幅度会相差6db，那么发射电压就要考虑遇到zui小信号的时候也可以正常工作。zui大zui小的信号幅度会相差6db，也就是信号强的幅值÷信号弱的幅值=2。
 
            按照表1，假设发射端的驱动电压就要24V，接收端电压是36mV，这是信号强的超声波探头，信号弱的探头更信号强的相差6db，也就是36mV÷2=18mV。
 
            如果接收电路需要至少30mV的信号才能够正常处理，那么发射电流驱动电压就要24V×2=48V，48V发射的时候，信号强是72mV，信号弱是36mV。36mV就＞接收电路要求的30mV信号。
 
 
图4 分类包装的DYA-200-01D  
 
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