本发明涉及超声波测量，尤其涉及一种抗干扰的超声波流量计。
背景技术：
1、超声波流量计是一种利用超声波在流体中传播特性来测量载体流量的仪表。由于超声波流量计测量精度高、量程比大、无压损等优点，被广泛应用于水、油等液体流量的测量领域。超声波流量计通常由两个或多个超声波换能器组成，这些换能器安装在管道的不同位置，用于相互之间发送和接收超声波信号。通过测量超声波在介质中顺流方向和逆流方向的传输时间，可以计算出流体的流速，进而得到流量。然而，超声波流量计在实际应用中会受到多种因素的影响，尤其易受外界环境的干扰，如在水体环境中会收到水体噪声和外界电磁噪声等干扰，使得超声波信号质量差，导致超声波信号的渡越时间存在一定的误差，测量精度不高。
2、在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
3、现有超声波流量计易受环境干扰，导致超声波信号质量差，测量精度不高。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种抗干扰的超声波流量计，以解决现有技术中存在的超声波流量计易受环境干扰，导致超声波信号质量差，测量精度不高的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
3、本发明提供的一种抗干扰的超声波流量计，包括超声换能器，与所述超声换能器的接收输入端依次相连的消噪电路、积分电路、信号混频电路和主控制器；所述超声换能器用于发射超声波信号和接收超声回波信号；所述消噪电路用于消除所述超声回波信号中的噪声，得到第一回波信号；所述积分电路用于对所述第一回波信号重复多次测量，以抵消所述第一回波信号中的噪声，得到第二回波信号；所述信号混频电路用于消除所述第二回波信号中，由于本振时钟信号带来幅值和相位的干扰，得到第三回波信号；所述主控制器用于接收所述第三回波信号，并根据所述第三回波信号计算待测流体的流量。
4、可选的，所述消噪电路包括第一低噪声放大器、第二低噪声放大器、窄带滤波器、带阻滤波器和相减器；所述超声回波信号输入所述第一低噪声放大器、第二低噪声放大器进行分别放大处理后，分别经过所述窄带滤波器、带阻滤波器进行滤波，获得第一滤波信号和第二滤波信号，所述第一滤波信号和第二滤波信号输入至所述相减器进行去噪，以消除所述超声回波信号中的噪声，得到所述第一回波信号。
5、可选的，所述积分电路包括运算放大器u4、电阻r19、电容c17、电阻r18、电容c16；所述运算放大器u4的正向输入端通过所述电阻r18连接所述消噪电路，且所述运算放大器u4的正向输入端通过所述电容c16接地，反向输入端通过所述电阻r19接地，输出端连接所述信号混频电路；所述电容c17并联在所述运算放大器u4的反向输入端与输出端之间。
6、可选的，所述信号混频电路通过开关混频的方式对所述第二回波信号和所述第二回波信号的本振信号混频，得到第三回波信号。
7、可选的，所述信号混频电路包括第一模拟开关、第二模拟开关、第一反相器以及第二反相器；所述第二回波信号、本振信号皆输入所述第一模拟开关，并分别通过所述第一反相器、第二反相器连接所述第二模拟开关；所述第一反相器、第二反相器的输出端皆连接所述主控制器。
8、可选的，当所述本振信号为正电平时，所述第一模拟开关导通，所述第二模拟开关截止，所述信号混频电路输出正的所述第二回波信号；当所述本振信号为负电平时，所述第一模拟开关截止，所述第二模拟开关闭合，所述信号混频电路输出负的所述第二回波信号；正的所述第二回波信号和负的所述第二回波信号混合得到所述第三回波信号。
9、可选的，所述信号混频电路还设置有时钟芯片，用于检测得到的所述第三回波信号是否异常；通过所述时钟芯片向所述第一模拟开关发送的测量时钟信号main_clk，和向所述第二模拟开关发送的参考时钟信号ref_clk，判断所述第三回波信号是否异常。
10、可选的，所述通过所述时钟芯片向所述第一模拟开关发送的测量时钟信号main_clk，和向所述第二模拟开关发送的参考时钟信号ref_clk，判断所述第三回波信号是否异常，包括：所述时钟芯片输出所述测量时钟信号main_clk，不输出所述参考时钟信号ref_clk，根据此时测量时钟信号main_clk和所述参考时钟信号ref_clk的差值计算得到第一流速；所述时钟芯片不输出所述测量时钟信号main_clk，输出所述参考时钟信号ref_clk，根据此时测量时钟信号main_clk和所述参考时钟信号ref_clk的差值计算得到第二流速；判断所述第一流速与所述第二流速之间的差值的绝对值是否大于预设的误差阈值；若所述第一流速与所述第二流速之间的差值的绝对值大于所述误差阈值，则判定本次检测的所述第三回波信号异常，重新检测；若所述第一流速与所述第二流速之间的差值的绝对值不大于预设的误差阈值，则判定本次检测的所述第三回波信号正常，获取所述第三回波信号。
11、可选的，所述信号混频电路和所述主控制器之间还设置有低通滤波电路和射极跟随电路；所述低通滤波电路用于接收所述第三回波信号，并滤除所述第三回波信号中的高次谐波；所述射极跟随电路用于接收滤波后的所述第三回波信号，并增加所述第三回波信号的输入抗阻。
12、可选的，所述积分电路与所述信号混频电路之间还设置有选频放大电路；所述选频放大电路用于放大在频带范围内的所述第二回波信号，抑制在频带范围外的所述第二回波信号。
13、实施本发明上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：
14、本发明通过设置消噪电路，能够去除超声换能器接收的超声回波信号的大部分噪音噪音，提高超声回波信号的信噪比；进一步还设置了积分电路，根据信号的重复性和随机性进行多次测量，将信号同相的累积起来，噪声由于其随机性相互抵消，从而实现对信号的进一步降噪；同时还设置有信号混频电路，能够消除本振时钟信号带来的幅值和相位的干扰，更进一步提高信号质量；通过消噪电路、积分电路和信号混频电路的多重去噪，能够去除超声回波信号中很大一部分的噪声，能够提升超声波信号的质量，提高超声波流量计的测量精度。
1.一种抗干扰的超声波流量计，其特征在于，包括超声换能器，与所述超声换能器的接收输入端依次相连的消噪电路、积分电路、信号混频电路和主控制器；
2.根据权利要求1所述的一种抗干扰的超声波流量计，其特征在于，所述消噪电路包括第一低噪声放大器、第二低噪声放大器、窄带滤波器、带阻滤波器和相减器；所述超声回波信号输入所述第一低噪声放大器、第二低噪声放大器进行分别放大处理后，分别经过所述窄带滤波器、带阻滤波器进行滤波，获得第一滤波信号和第二滤波信号，所述第一滤波信号和第二滤波信号输入至所述相减器进行去噪，以消除所述超声回波信号中的噪声，得到所述第一回波信号。
3.根据权利要求1所述的一种抗干扰的超声波流量计，其特征在于，所述积分电路包括运算放大器u4、电阻r19、电容c17、电阻r18、电容c16；所述运算放大器u4的正向输入端通过所述电阻r18连接所述消噪电路，且所述运算放大器u4的正向输入端通过所述电容c16接地，反向输入端通过所述电阻r19接地，输出端连接所述信号混频电路；所述电容c17并联在所述运算放大器u4的反向输入端与输出端之间。
4.根据权利要求1所述的一种抗干扰的超声波流量计，其特征在于，所述信号混频电路通过开关混频的方式对所述第二回波信号和所述第二回波信号的本振信号混频，得到第三回波信号。
5.根据权利要求4所述的一种抗干扰的超声波流量计，其特征在于，所述信号混频电路包括第一模拟开关、第二模拟开关、第一反相器以及第二反相器；所述第二回波信号、本振信号皆输入所述第一模拟开关，并分别通过所述第一反相器、第二反相器连接所述第二模拟开关；所述第一反相器、第二反相器的输出端皆连接所述主控制器。
6.根据权利要求5所述的一种抗干扰的超声波流量计，其特征在于，当所述本振信号为正电平时，所述第一模拟开关导通，所述第二模拟开关截止，所述信号混频电路输出正的所述第二回波信号；当所述本振信号为负电平时，所述第一模拟开关截止，所述第二模拟开关闭合，所述信号混频电路输出负的所述第二回波信号；正的所述第二回波信号和负的所述第二回波信号混合得到所述第三回波信号。
7.根据权利要求6所述的一种抗干扰的超声波流量计，其特征在于，所述信号混频电路还设置有时钟芯片，用于检测得到的所述第三回波信号是否异常；通过所述时钟芯片向所述第一模拟开关发送的测量时钟信号main_clk，和向所述第二模拟开关发送的参考时钟信号ref_clk，判断所述第三回波信号是否异常。
8.根据权利要求7所述的一种抗干扰的超声波流量计，其特征在于，所述通过所述时钟芯片向所述第一模拟开关发送的测量时钟信号main_clk，和向所述第二模拟开关发送的参考时钟信号ref_clk，判断所述第三回波信号是否异常，包括：
9.根据权利要求1所述的一种抗干扰的超声波流量计，其特征在于，所述信号混频电路和所述主控制器之间还设置有低通滤波电路和射极跟随电路；所述低通滤波电路用于接收所述第三回波信号，并滤除所述第三回波信号中的高次谐波；所述射极跟随电路用于接收滤波后的所述第三回波信号，并增加所述第三回波信号的输入抗阻。
10.根据权利要求1所述的一种抗干扰的超声波流量计，其特征在于，所述积分电路与所述信号混频电路之间还设置有选频放大电路；所述选频放大电路用于放大在频带范围内的所述第二回波信号，抑制在频带范围外的所述第二回波信号。
