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超聲波多普勒流速儀硬件研發(fā)的幾個方向
[點(diǎn)擊量：1945][來源：安布雷拉超聲波 · 中國已服務(wù)中小企業(yè)8千家]
2019-11-25
從2016年開始，隨著超聲波多普勒流速儀應(yīng)用越來越廣泛，也有很多企業(yè)想要去研發(fā)超聲波多普勒流速儀。對于超聲波多普勒流速儀硬件研發(fā)的方向，一般有這幾種(主要講的是單點(diǎn)多普勒流速儀)：
一、傳統(tǒng)歐美企業(yè)的解決方案
歐美企業(yè)起步早，在60-70年代就研發(fā)出來多普勒流速儀，當(dāng)時的硬件性能比較低，為了能夠進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的處理，同時保證測量的速度。采用的是MCU+DSP結(jié)合的方式，DSP主要用來進(jìn)行信號處理，信號處理上數(shù)據(jù)量很大，MCU主要做一些控制，輸出。
這種方式通過了至少30年的驗(yàn)證，在歐美多普勒流速儀企業(yè)的產(chǎn)品就可以看到這種硬件方式的可靠性和生命力。
二、現(xiàn)在的純硬件解決方案
到了2010年之后，F(xiàn)PGA的單價逐年下降，已經(jīng)達(dá)到可以在工業(yè)產(chǎn)品上批量使用的程度了。
FPGA的單價在100～300元以內(nèi)的，都可以很好滿足超聲波多普勒流速儀測量算法的需要，并且計算速度已經(jīng)超過了《MCU+DSP》的硬件組合。
這種方式需要把算法做到FPGA上，利用強(qiáng)大的硬件運(yùn)算能力，一秒鐘內(nèi)至少可以進(jìn)行5000～50000次的乘法運(yùn)算。
這種做法的優(yōu)點(diǎn)是：流速測量出數(shù)據(jù)特別快。有企業(yè)做到上電2秒，就把準(zhǔn)確的流速輸出出來。
三、雙MCU方式
有些企業(yè)為了節(jié)省成本，舍不得上FPGA。當(dāng)然另一個原因是企業(yè)內(nèi)部沒有懂FPGA的人，招一個這樣的人人工成本又很高，所以就曲線救國，用2個MCU來分工合作。因?yàn)橛?個MCU來處理，就是常用的STM32F469、STM32F479滿血計算，也要至少60秒以上才能夠出流速(這個流速是否準(zhǔn)確暫且不說)。
所以就用1+1＞2的方法，1個MCU做算法處理，比如：傅里葉變換等，第二個MCU做日常的控制、通訊。
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四、單MCU方式
為了簡化硬件的通訊和控制，還有企業(yè)不選用雙MCU方案，直接上最新的STM32H7431，可以運(yùn)行在400Mhz，經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，雖然有了這么高的運(yùn)行速度，但是跟“MCU+FPGA”方案比，還只能遠(yuǎn)遠(yuǎn)落在人家屁股后面。
以上是我接觸過的4種硬件設(shè)計解決方案，下面來說說設(shè)計人員常問的硬件采樣精度要多少合適。
如果想達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品的流速測量精度，硬件采樣建議做到16bit，如果只是想做個產(chǎn)品，有流速就行了，那可以用12bit的采樣精度,12bit以下的采樣就不要用了。除了第一和第二種方案，用第三和第四種方案，需要準(zhǔn)備16Mb的外掛flash，以滿足采樣數(shù)據(jù)的存儲要求。
最后說說超聲波多普勒流速儀的換能器，選用什么樣的適合？這里說的都是單點(diǎn)的多普勒流速儀。
對于頻率：選用10Mhz，5Mhz，2MHz的，最少也要1Mhz。1Mhz以下頻率的換能器就不要選了。
常用的超聲波換能器有DYW-10M-01B，DYW-5M-01D，DYW-LS-03A,DYW-2M-01T,DYW-1M-01T。
DYW-LS-03A 超聲波換能器 
DYW-LSF-1M超聲波換能器
DYW-1M-01T 超聲波換能器
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