采用直接時(shí)差法的無線超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀設(shè)計(jì)

如圖4(a)所示，采用脈沖變壓器的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀驅(qū)動信號存在較大的脈沖尖峰。這是由脈沖變壓器自身電感等因素造成的，如果脈沖尖峰較大超出換能器耐壓值，將可能會損壞換能器。同時(shí)，脈沖變壓器產(chǎn)生的電磁干擾造成在接收電路中形成與驅(qū)動信號同步的干擾信號，并且該干擾信號始終存在，可能影響MCU對接收信號的判斷。將采用脈沖變壓器驅(qū)動電路產(chǎn)生的驅(qū)動信號放大，得到圖4(c)，由于脈沖變壓器線圈中的電磁能量不能迅速釋放，即使輸入信號在8個(gè)脈沖后截止，驅(qū)動信號的尾部還存在線圈緩慢釋放能量時(shí)產(chǎn)生的振蕩。該振蕩的影響直接在信號接收端反映出來，如圖4(e)所示，接收到的信號也是慢慢衰減。
相比之下，采用由MOSFET搭建的模擬開關(guān)構(gòu)成的驅(qū)動電路，其收發(fā)波形更為標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定，如圖4(b)、(d)和(f)所示。采用模擬開關(guān)方式的驅(qū)動電路產(chǎn)生的驅(qū)動信號無脈沖尖峰，完全由控制信號控制產(chǎn)生，不存在能量釋放問題，信號波形平整穩(wěn)定，相應(yīng)的接收信號波形中不存在圖4(a)中的電磁干擾現(xiàn)象，且無多余振蕩。

結(jié)語
介紹了一種基于直接時(shí)差法的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的設(shè)計(jì)方法。實(shí)踐證明，該設(shè)計(jì)方法可行，相較于傳統(tǒng)的利用脈沖變壓器和A／D采樣的方式，具有電磁干擾小、收發(fā)信號波形平穩(wěn)、振蕩小、雜波少的優(yōu)點(diǎn)。