采用直接時差法的無線超聲波風速風向儀設計

如圖4(a)所示，采用脈沖變壓器的超聲波風速風向儀驅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，脈沖變壓器產生的電磁干擾造成在接收電路中形成與驅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動電路產生的驅動信號放大，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個脈沖后截止，驅動信號的尾部還存在線圈緩慢釋放能量時產生的振蕩。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搭建的模擬開關構成的驅動電路，其收發波形更為標準穩定，如圖4(b)、(d)和(f)所示。采用模擬開關方式的驅動電路產生的驅動信號無脈沖尖峰，完全由控制信號控制產生，不存在能量釋放問題，信號波形平整穩定，相應的接收信號波形中不存在圖4(a)中的電磁干擾現象，且無多余振蕩。

結語
介紹了一種基于直接時差法的超聲波風速風向儀的設計方法。實踐證明，該設計方法可行，相較于傳統的利用脈沖變壓器和A／D采樣的方式，具有電磁干擾小、收發信號波形平穩、振蕩小、雜波少的優點。