传感器控制装置、超声测速仪、超声测速系统

摘要

本申请提供一种传感器控制装置、超声测速仪、超声测速系统，属于速度测量技术领域。该传感器控制装置包括发射控制单元、N个发射接收器、接收控制单元。发射控制单元用于根据所述第一选择信号，将所述超声脉冲信号经所述第一选择信号对应的至少一个输出接口同时输出，N为大于等于1的正整数；N个发射接收器，与所述N个输出接口一一对应连接，每个所述发射接收器用于将传输至自身的所述超声脉冲信号传输至对应的传感器，并接收该传感器返回的超声回声信号；接收控制单元，用于将输入所述第二选择信号对应的输入接口的所述超声回声信号通过所述输出接口输出。解决了现有技术难以无法根据实际需要同时向任意通道输入超声脉冲信号的问题。

权利要求

1.一种传感器控制装置，用于与信号处理模块连接，其特征在于，包括：

发射控制单元，包括用于接收超声脉冲信号的输入接口、用于接收第一选择信号的一个选择接口以及N个输出接口，所述发射控制单元用于根据同一个所述第一选择信号，将所述超声脉冲信号经所述第一选择信号对应的至少一个输出接口同时输出，N为大于等于1的正整数，其中，所述第一选择信号包括与所述N个输出接口一一对应的N位二进制编码；

N个发射接收器，与所述N个输出接口一一对应连接，每个所述发射接收器用于将传输至自身的所述超声脉冲信号传输至对应的传感器，并接收该传感器返回的超声回声信号；

接收控制单元，包括与所述N个发射接收器一一对应的N个输入接口、用于接收第二选择信号的选择接口、输出接口，所述接收控制单元用于将输入所述第二选择信号对应的输入接口的所述超声回声信号通过所述输出接口输出，以使所述信号处理模块对所述转换为数字信号的超声回声信号进行带通滤波，并将带通滤波后的超声回声信号进行正交解调，得到同相信号和正交信号；对所述同相信号和所述正交信号进行低通滤波，并将低通滤波后同相信号和正交信号进行整合，得到整合信号；基于预设自相关函数和多组所述整合信号，得到包括实部和虚部的自相关函数信号；基于所述实部和虚部得到角频率，并基于所述角频率得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向；

其中，所述发射控制单元还包括控制模块和与所述N个输出接口一一对应的N个开关，所述N个开关的一端均与所述输入接口连接，所述N个开关中的每个开关的另一端与对应的输出接口连接，所述控制模块用于针对所述N位二进制编码中的每一位二进制编码，当该二进制编码为0或1时，控制该二进制编码对应的输出接口对应的开关闭合，输出超声脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的传感器控制装置，其特征在于，所述传感器控制装置还包括：

放大器，每个所述发射接收器通过一所述放大器与所述接收控制单元连接，所述放大器用于放大输入自身的所述超声回声信号。

3.根据权利要求2所述的传感器控制装置，其特征在于，所述放大器为可变增益放大器，所述可变增益放大器用于接收控制信号，并根据所述控制信号调整自身增益。

4.一种超声测速仪，其特征在于，包括：

超声激励模块，用于生成超声脉冲信号；

N个传感器；

传感器控制装置，与所述N个传感器连接，用于接收所述超声脉冲信号、第一选择信号、第二选择信号，并将所述超声脉冲信号传输至所述N个传感器中与所述第一选择信号对应的至少一个传感器，以及输出所述N个传感器中与所述第二选择信号对应的至少一个传感器返回的超声回声信号；

信号处理模块，用于对所述传感器控制装置发送的所述超声回声信号进行处理，得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向；

其中，所述传感器控制装置包括：

发射控制单元，包括用于接收超声脉冲信号的输入接口、用于接收第一选择信号的一个选择接口以及N个输出接口，所述发射控制单元用于根据同一个所述第一选择信号，将所述超声脉冲信号经所述第一选择信号对应的至少一个输出接口同时输出，N为大于等于1的正整数，其中，所述第一选择信号包括与所述N个输出接口一一对应的N位二进制编码；

N个发射接收器，与所述N个输出接口一一对应连接，每个所述发射接收器用于将传输至自身的所述超声脉冲信号传输至对应的传感器，并接收该传感器返回的超声回声信号；

接收控制单元，包括与所述N个发射接收器一一对应的N个输入接口、用于接收第二选择信号的选择接口、输出接口，所述接收控制单元用于将输入所述第二选择信号对应的输入接口的所述超声回声信号通过所述输出接口输出；

其中，所述发射控制单元还包括控制模块和与所述N个输出接口一一对应的N个开关，所述N个开关的一端均与所述输入接口连接，所述N个开关中的每个开关的另一端与对应的输出接口连接，所述控制模块用于针对所述N位二进制编码中的每一位二进制编码，当该二进制编码为0或1时，控制该二进制编码对应的输出接口对应的开关闭合，输出超声脉冲信号；

所述信号处理模块，具体用于对所述转换为数字信号的超声回声信号进行带通滤波，并将带通滤波后的超声回声信号进行正交解调，得到同相信号和正交信号；对所述同相信号和所述正交信号进行低通滤波，并将低通滤波后同相信号和正交信号进行整合，得到整合信号；基于预设自相关函数和多组所述整合信号，得到包括实部和虚部的自相关函数信号；基于所述实部和虚部得到角频率，并基于所述角频率得到所述待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向。

5.根据权利要求4所述的超声测速仪，其特征在于，所述传感器控制装置还包括：

可变增益放大器，所述发射接收器通过所述变增益放大器与所述接收控制单元连接，所述可变增益放大器用于接收控制信号，并根据所述控制信号调整自身增益。

6.根据权利要求4所述的超声测速仪，其特征在于，所述超声激励模块包括：

函数发生器，用于生成初始超声脉冲信号；

功率放大器，用于放大所述初始超声脉冲信号，得到所述超声脉冲信号，并将所述超声脉冲信号传输至所述传感器控制装置。

7.根据权利要求4所述的超声测速仪，其特征在于，所述信号处理模块包括：

模数转换电路，用于将所述超声回声信号转换为数字信号；

处理电路，用于根据所述转换为数字信号的超声回声信号得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向。

8.一种超声测速系统，其特征在于，包括：

两个如权利要求4‑7任一所述的超声测速仪，分别用于测量待测流体在一维坐标系下的第一速度和第一速度的运动方向以及所述待测流体在一维坐标系下的第二速度和第二速度的运动方向，其中，所述第一速度的运动方向和所述第二速度的运动方向垂直；

处理器，用于根据所述第一速度和所述第一速度的运动方向以及所述第二速度和所述第二速度的运动方向，得到所述待测流体在二维坐标系下的速度和运动方向。

说明书

传感器控制装置、超声测速仪、超声测速系统

技术领域

[0001] 本申请涉及速度测量技术领域，具体而言，涉及一种传感器控制装置、超声测速仪、超声测速系统。

背景技术

[0002] 现有的多通道超声测速仪为了实现多通道工作，通过使用多路复用装置，使函数发生器可以将超声脉冲信号发送给不同通道，虽然该方案实现了拓展多通道的目的，但是该方案中的每个通道接收的超声脉冲信号的参数不能单独设置，并且无法根据实际需要同时向任意通道输入超声脉冲信号。

发明内容

[0003] 本申请提供一种传感器控制装置、超声测速仪、超声测速系统，以解决现有技术难以根据实际需要同时向任意通道输入超声脉冲信号的问题。

[0004] 第一方面，本申请提供一种传感器控制装置，包括发射控制单元、N个发射接收器、接收控制单元；发射控制单元，包括用于接收超声脉冲信号的输入接口、用于接收第一选择信号的选择接口以及N个输出接口，所述发射控制单元用于根据所述第一选择信号，将所述超声脉冲信号经所述第一选择信号对应的至少一个输出接口同时输出，N为大于等于1的正整数；N个发射接收器，与所述N个输出接口一一对应连接，每个所述发射接收器用于将传输至自身的所述超声脉冲信号传输至对应的传感器，并接收该传感器返回的超声回声信号；接收控制单元，包括与所述N个发射接收器一一对应的N个输入接口、用于接收第二选择信号的选择接口、输出接口，所述接收控制单元用于将输入所述第二选择信号对应的输入接口的所述超声回声信号通过所述输出接口输出。

[0005] 本申请实施例中，由于发射控制单元可以将超声脉冲信号经第一选择信号对应的至少一个输出接口同时输出，通过调整第一选择信号即可控制发射控制单元将超声脉冲信号同时传输给任意通道，实现同时调整任意通道的超声脉冲信号的参数，解决了无法根据实际需要同时向任意通道输入超声脉冲信号的问题，提高了本方案的应用范围，同时通过接收控制单元将输入第二选择信号对应的输入接口的所述超声回声信号通过输出接口输出，通过调整第二选择信号，可以实现输出任意通道的超声回声信号，进一步提高了本方案的应用范围。

[0006] 结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，所述传感器控制装置还包括放大器，每个所述发射接收器通过一所述放大器与所述接收控制单元连接，所述放大器用于放大输入自身的所述超声回声信号。

[0007] 本申请实施例中，通过放大器对超声回声信号进行放大，可以补偿超声回声信号在待测流体中飞行而产生的衰减，进而提高超声回声信号的精确度，使后续计算的待测流体的速度更加准确。

[0008] 结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，所述放大器为可变增益放大器，所述可变增益放大器用于接收控制信号，并根据所述控制信号调整自身增益。

[0009] 本申请实施例中，通过控制信号可以控制可变增益放大器的增益，进而使得本方案应用于不同场景时，可以根据实际情况为可变增益放大器设置不同的增益，进而提高补偿超声回声信号在待测流体中飞行而产生的衰减的准确度，得到更加准确的超声回声信号。

[0010] 第二方面，本申请提供一种超声测速仪，包括超声激励模块、N个传感器、传感器控制装置、信号处理模块，超声激励模块用于生成超声脉冲信号；传感器控制装置，与所述N个传感器连接，用于接收所述超声脉冲信号、第一选择信号、第二选择信号，并将所述超声脉冲信号传输至所述N个传感器中与所述第一选择信号对应的至少一个传感器，以及输出所述N个传感器中与所述第二选择信号对应的至少一个传感器返回的超声回声信号；信号处理模块，用于对所述传感器控制装置发送的所述超声回声信号进行处理，得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向。

[0011] 结合上述第二方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，所述传感器控制装置包括发射控制单元、N个发射接收器、接收控制单元，发射控制单元，包括用于接收超声脉冲信号的输入接口、用于接收第一选择信号的选择接口以及N个输出接口，所述发射控制单元用于根据所述第一选择信号，将所述超声脉冲信号经所述第一选择信号对应的至少一个输出接口同时输出，N为大于等于1的正整数；N个发射接收器，与所述N个输出接口一一对应连接，每个所述发射接收器用于将传输至自身的所述超声脉冲信号传输至对应的传感器，并接收该传感器返回的超声回声信号；接收控制单元，包括与所述N个发射接收器一一对应的N个输入接口、用于接收第二选择信号的选择接口、输出接口，所述接收控制单元用于将输入所述第二选择信号对应的输入接口的所述超声回声信号通过所述输出接口输出。

[0012] 结合上述第二方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，所述传感器控制装置还包括放大器，所述发射接收器通过所述放大器与所述接收控制单元连接，所述放大器用于放大所述超声回声信号。

[0013] 结合上述第二方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，所述放大器为可变增益放大器，所述可变增益放大器用于接收控制信号，并根据所述控制信号调整自身增益。

[0014] 结合上述第二方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，所述超声激励模块包括函数发生器、功率放大器，函数发生器用于生成初始超声脉冲信号；功率放大器用于放大所述初始超声脉冲信号，得到所述超声脉冲信号，并将所述超声脉冲信号传输至所述传感器控制装置。

[0015] 本申请实施例中，通过功率放大器对函数发生器参数的初始超声脉冲信号进行放大，从而使得后续传感器基于该超声脉冲信号得到的超声回声信号更加准确，同时也可以降低对函数发生器功率的要求。

[0016] 结合上述第二方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，所述信号处理模块包括模数转换电路、处理电路，模数转换电路用于将所述超声回声信号转换为数字信号；处理电路用于根据所述转换为数字信号的超声回声信号得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向。

[0017] 结合上述第二方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，所述处理电路，具体用于对所述转换为数字信号的超声回声信号进行滤波，并将滤波后的超声回声信号进行正交解调，得到同相信号和正交信号；对所述同相信号和所述正交信号进行低通滤波，并将低通滤波后同相信号和正交信号进行整合，得到整合信号；基于预设自相关函数和多组所述整合信号，得到包括实部和虚部的自相关函数信号；基于所述实部和虚部得到角频率，并基于所述角频率得到所述待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向。

[0018] 本申请实施例中，通过对超声回声信号进行滤波，并对滤波后的超声回声信号进行正交解调后得到同相信号和正交信号进行低通滤波，使得最终得到的同相信号和正交信号更加准确，进而得到更加准确的整合信号；同时，利用预设规则和多组整合信号，得到自相关函数的实部和虚部，进而基于实部和虚部得到角频率，并基于角频率得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向，可以准确得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向。

[0019] 第三方面，本申请提供一种超声测速系统，包括处理器、两个如上述第二方面实施例和/或结合上述第二方面实施例的任一种可能的实施方式提供超声测速仪，两个超声测速仪分别用于测量待测流体在一维坐标系下的第一速度和第一速度的运动方向以及所述待测流体在一维坐标系下的第二速度和第二速度的运动方向，其中，所述第一速度的运动方向和所述第二速度的运动方向垂直；处理器用于根据所述第一速度和所述第一速度的运动方向以及所述第二速度和所述第二速度的运动方向，得到所述待测流体在二维坐标系下的速度和运动方向。

附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0021] 图1为本申请实施例示出的一种超声测速系统的结构框图；

[0022] 图2为本申请实施例示出的一种超声测速仪的结构框图；

[0023] 图3为本申请实施例示出的一种传感器控制装置的结构示意图；

[0024] 图4为本申请实施例示出的一种发射控制单元的结构示意图；

[0025] 图5为本申请实施例示出的又一种发射控制单元的结构示意图；

[0026] 图6为本申请实施例示出的一种接收控制单元的结构示意图；

[0027] 图7为本申请实施例示出的一种处理器基于超声回声信号得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向的流程示意图。

具体实施方式

[0028] 术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0029] 在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

[0030] 下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

[0031] 请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种超声测速系统的结构示意图，包括两个超声测速仪和处理器。

[0032] 两个超声测速仪分别用于测量待测流体在一维坐标系下的第一速度和第一速度的运动方向以及待测流体在一维坐标系下的第二速度和第二速度的运动方向，第一速度的运动方向和第二速度的运动方向垂直。

[0033] 处理器，用于根据第一速度和第一速度的运动方向以及第二速度和第二速度的运动方向，得到待测流体在二维坐标系下的速度和运动方向。

[0034] 其中，由于第一速度和第二速度的数值大小和方向已知，因此，可以利用矢量合成的方法合成第一速度和第二速度，进而得到待测流体在二维坐标系下的速度和运动方向。

[0035] 请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种超声测速仪的结构示意图，该超声测速仪包括超声激励模块、N个传感器、传感器控制装置和信号处理模块。超声激励模块用于生成超声脉冲信号，并将超声脉冲信号传输给传感器控制装置，传感器控制装置将超声脉冲信号传输至传感器，接收传感器返回的超声回声信号，并将超声回声信号传输给信号处理模块，以使信号处理模块基于该超声回声信号得到待测流体在一维坐标系下的速度和方向。

[0036] 其中，超声激励模块，用于生成超声脉冲信号，一种实施方式下，超声激励模块包括函数发生器，该函数发生器用于生成超声脉冲信号，其中，函数发生器可以是任意型号的函数发生器，只要能生成满足实际使用需求的超声脉冲信号即可，此处不做限制。

[0037] 可选的，超声激励模块还包括功率放大模块，当函数发生器生成初始超声脉冲信号后，功率放大器用于放大该初始超声脉冲信号，得到超声脉冲信号，并输出该超声脉冲信号。其中，功率放大器的放大倍数可以根据实际需求设置，此处不对功率放大器的具体型号及放大倍数作出限制。

[0038] N个传感器中的每个传感器用于接收超声脉冲信号，根据接收的超声脉冲信号发射超声波，并接收该超声波反射回来的超声波，生成超声回声信号。其中，该传感器为超声波传感器，通过多个超声波传感器组成超声传感器阵列。

[0039] 传感器控制装置，与N个传感器连接，用于接收超声脉冲信号、第一选择信号、第二选择信号，并将超声脉冲信号传输至N个传感器中与第一选择信号对应的至少一个传感器，以及输出N个传感器中与第二选择信号对应的至少一个传感器返回的超声回声信号。

[0040] 一种实施方式下，传感器控制装置可以包括发射控制单元、N个发射接收器、接收控制单元，为了便于理解传感器控制装置的结构，请参阅图3。

[0041] 发射控制单元用于将超声脉冲信号传输给N个发射接收器中选择信号对应的至少一个发射接收器，发射接收器用于将超声脉冲信号传输给该发射接收器对应连接的传感器，并接收传感器返回的超声回声信号，并通过接收控制单元输出该超声回声信号。

[0042] 其中，发射控制单元包括用于接收超声脉冲信号的输入接口、用于接收第一选择信号的选择接口以及N个输出接口，发射控制单元用于根据第一选择信号，将超声脉冲信号经第一选择信号对应的至少一个输出接口同时输出，N为大于等于1的正整数。其中，通过控制选择信号，可以选择该发射控制单元中任意一个或多个输出接口输出超声脉冲信号，具体控制那部分输出接口输出超声脉冲信号，可以根据实际需求通过控制信号选择，此处不作限制。

[0043] 可选的，当N为3时，发射控制单元的结构如图4所示，即发射控制单元包括用于一个输入接口A11、一个选择接口S11以及输出接口B11、输出接口B12、输出接口B13，其中，第一选择信号可以控制任意一个或多个输出接口输出超声脉冲信号，例如可以控制所有输出接口均不输出超声脉冲信号；或者，可以控制一个输出接口输出超声脉冲信号，例如B11、B12、B13中任意一个输出超声脉冲信号；或者，可以控制两个输出接口输出超声脉冲信号，例如控制B11、B12输出超声脉冲信号，或者控制B12、B13输出超声脉冲信号，或者控制B11、B13输出超声脉冲信号；或者，可以控制B11、B12、B13这3个输出接口均输出超声脉冲信号。其中，上述示例仅为便于理解，不应作为对本申请的限制。

[0044] 其中，第一选择信号可以包括多位二进制编码，一种实施方式下，第一选择信号的二进制编码的位数与输出接口的数量相同，即第一选择信号为N位的二进制编码，第一选择信号的每一位二进制编码控制一个输出接口是否输出超声脉冲信号，例如，在第1位二进制编码为1时，控制第1位二进制编码对应的输出接口输出超声脉冲信号，或者，也可以是在第1位二进制编码为0时，控制第1位二进制编码对应的输出接口输出超声脉冲信号。其中，每一位二进制编码控制的选择接口是预先设置好的，以二进制编码的位数为3为例，当输出接口为B11、B12、B13时，设置第一位二进制编码控制B11，第二位二进制编码控制B12，第三位二进制编码控制B13。

[0045] 又一种实施方式下，第一选择信号包括多个选择信号，每一个选择信号控制一个对应的输出接口，每个输出接口的编码不同，在选择信号和输出接口的编码相同时，控制该编码对应的输出接口输出超声脉冲信号，例如，当输出接口为B11、B12、B13时，设B11的编码为001，B12的编码为010，B13的编码为011，当第一选择信号包括二进制编码为001的选择信号时，控制B11输出超声脉冲信号；当第一选择信号包括二进制编码为010的选择信号时，控制B12输出超声脉冲信号；当第一选择信号包括二进制编码为011的选择信号时，控制B13输出超声脉冲信号。

[0046] 可选的，发射控制单元可以包括控制模块和N个开关，为了便于理解，请参阅图5，该N个开关的一端均与输入接口连接，N个开关中的每个开关的另一端分别与N个输出接口中的一个输出接口连接，控制模块用于根据第一选择信号控制开关断开或连接，以实现控制不同输出接口输出超声脉冲信号。

[0047] N个发射接收器与发射控制单元的N个输出接口一一对应连接，每个发射接收器用于将传输至自身的超声脉冲信号传输至对应的传感器，并接收该传感器返回的超声回声信号。其中，发射接收器的具体工作原理及实现方式已为本领域技术人员所熟知，为简要描述，此处不再赘述。

[0048] 接收控制单元，包括与所述N个发射接收器一一对应的N个输入接口、用于接收第二选择信号的选择接口、输出接口，所述接收控制单元用于将输入所述第二选择信号对应的输入接口的所述超声回声信号通过所述输出接口输出。其中，通过控制选择信号，可以选择该接收控制单元中任意一个或多个输入接口输入超声回声信号，具体控制那部分输入接口输入超声脉冲信号，可以根据实际需求通过控制信号选择，此处不作限制。

[0049] 可选的，当N为3时，接收控制单元的结构如图6所示，即接收控制单元包括用于一个输入接口A21、A22、A23，一个选择接口,21以及输出接口B21，其中，选择信号可以控制任意一个或多个输入接口输入超声回声信号，例如可以控制所有输入接口均不输入超声脉冲信号；或者，可以控制一个输入接口输入超声回声信号，例如A21、A22、A23中任意一个输入超声回声信号；或者，可以控制两个输入接口输入超声回声信号，例如控制A21、A22输入超声回声信号，或者控制A22、A23输入超声回声信号，或者控制A21、A23输入超声回声信号；或者，可以控制A21、A22、A23这3个输出接口均输入超声回声信号。其中，上述示例仅为便于理解，不应作为对本申请的限制。

[0050] 其中，上述的第二选择信号的具体实现方式及工作原理与前文叙述的第一选择信号相同，为简要描述，此处不再赘述。

[0051] 可选的，接收控制单元可以包括控制模块和N个开关，该N个开关的一端均与输出接口连接，N个开关中的每个开关的另一端分别与N个输入接口中的一个输入接口连接，控制模块用于根据第二选择信号控制开关断开或连接，以实现控制不同的输入接口输入超声回声信号。

[0052] 又一种实施方式下，传感器控制装置除了包括发射控制单元、N个发射接收器、接收控制单元，还可以包括放大器，发射接收器通过该放大器与接收控制单元连接，放大器用于放大超声回声信号，以补偿超声回声信号在待测流体中飞行而产生的衰减，进而提高超声回声信号的精确度，使后续计算的待测流体的速度更加准确。

[0053] 放大器可以是任意型号的放大器，可以根据实际需求选择不同增益的放大器，此处不作限制。可选的，放大器可以是变增益放大器，可变增益放大器用于接收控制信号，并根据控制信号调整自身增益。

[0054] 信号处理模块用于对传感器控制装置发送的超声回声信号进行处理，得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向。可选地，信号处理模块包括模数转换电路、处理电路。

[0055] 其中，模数转换电路用于将超声回声信号转换为数字信号；处理电路用于根据转换为数字信号的超声回声信号得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向。

[0056] 一种可选实施方式下，处理电路根据转换为数字信号的超声回声信号得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向的过程可以是，首先对该转换为数字信号的超声回声信号进行带通滤波，并将带通滤波后的超声回声信号进行正交解调，得到同相信号和正交信号；然后对该同相信号和该正交信号进行低通滤波，并将低通滤波后同相信号和正交信号进行整合，得到整合信号；再基于预设自相关函数和多组所述整合信号，得到包括实部和虚部的自相关函数信号；最后基于自相关函数的实部和虚部得到角频率，并基于该角频率得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向。

[0057] 为了便于理解上述处理电路根据转换为数字信号的超声回声信号得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向的过程，请参阅图7，如图7所示，在接收到超声回声信号后，先对超声回声信号进行带通滤波，得到频率在频率f0附近的超声回声信号，f0为超声脉冲信号的频率，然后将带通滤波后的超声回声信号与cos(2πf0t)相乘得到同相信号I(t)，同时，将带通滤波后的超声回声信号与相乘sin(2πf0t)得到正交信号Q(t)，完成正交解调；然后对同相信号I(t)和正交信号Q(t)分别进行低通滤波，以除去正交解调后的高频分波，得到低通滤波后的同相信号I(t)′和正交信号Q(t)′，然后基于同相信号I(t)′和正交信号Q(t)′得到整合信号Z(t)＝I(t)′+jQ(t)′；再基于预设规则和多组整合信号Z(t)，得到包括实部和虚部的自相关函数R(t)， 其中，K为整合信号Z(t)
*
的数量，Z(i)和Z(i+1)为处理器得到的相邻的两个整合信号，Z(i+1) 为Z(i+1)复数共轭。
最后基于自相关函数R(t)的实部RI(t)和虚部RO(t)得到角频率 并基于该角频率 得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向。

[0058] 一种实施方式下，上述计算得到角频率的过程可以是：

[0059] 首先，自相关函数可以为：

[0060]

[0061] 其中，A(τ)为τ的偶函数， 为τ的奇函数，τ为自变量，则角频率 为：

[0062]

[0063] 或者，角频率 为：

[0064]

[0065] 其中，R(T)为：

[0066]

[0067] 其中，Z(i)和Z(i+1)为处理器得到的相邻的两个数字信号，*表示复数共轭，将Z(i)写为正交向量和的形式：

[0068] Z(i)＝I(i)+jQ(i)

[0069] 将Z(i)代入公式

[0070]

[0071] 可得：

[0072]

[0073] 由此，可以计算出角频率 进而计算得到速度v，

[0074] 一种实施方式下，为了减小处理器的处理压力，处理电路还可以包括第一处理器和第二处理器，第一处理器和第二处理器分别执行前述处理电路根据转换为数字信号的超声回声信号得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向的过程中的一部分，例如，第一处理器对该转换为数字信号的超声回声信号进行带通滤波，并将带通滤波后的超声回声信号进行正交解调，得到同相信号和正交信号；然后对该同相信号和该正交信号进行低通滤波，将低通滤波后的同相信号和正交信号传输给第二处理器。

[0075] 第二处理器接收低通滤波后同相信号和正交信号，并对其进行整合，得到整合信号；再基于预设规则和多组整合信号，得到包括实部和虚部的自相关函数；最后基于自相关函数的实部和虚部得到角频率，并基于该角频率得到待测流体在一维坐标系下的速度和运动方向。

[0076] 一种实施方式下，前述的处理器、第一处理器、第二处理器可以是一种集成电路芯片，具有数据的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

[0077] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。