快速穩(wěn)定的超聲波信號(hào)自動(dòng)增益控制裝置及其控制方法
【專利摘要】快速穩(wěn)定的超聲波信號(hào)自動(dòng)增益控制裝置及其控制方法。本發(fā)明涉及一種本發(fā)明涉及快速穩(wěn)定的超聲波信號(hào)自動(dòng)增益控制裝置。其技術(shù)方案是：包括單片機(jī)、超聲波驅(qū)動(dòng)電路、超聲波探頭、順逆流切換電路、自動(dòng)增益電路、自動(dòng)增益控制電路、二級(jí)放大電路、比較電路、信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)電路和電平掃描比較電路，自動(dòng)增益電路的輸出端與二級(jí)放大電路的輸入端連接，二級(jí)放大電路的輸出端與電平掃描比較電路的輸入端連接，二級(jí)放大電路的輸出端還通過(guò)比較電路與信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)電路的輸入端連接，信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)電路的輸出端與單片機(jī)連接，電平掃描比較電路的輸出端與信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)電路的輸入端端連接，電平掃描比較電路的控制端與單片機(jī)電連接。本發(fā)明通過(guò)雙閉環(huán)控制回路的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)快速捕捉信號(hào)幅值。
【專利說(shuō)明】快速穩(wěn)定的超聲波信號(hào)自動(dòng)增益控制裝置及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于流體信號(hào)檢測(cè)裝置，特別涉及一種快速穩(wěn)定的超聲波信號(hào)自動(dòng)增益控 制裝置及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 時(shí)差法超聲波流量計(jì)是一種無(wú)運(yùn)動(dòng)部件的流量測(cè)量?jī)x表（參見附圖1)，其在流通 通道未設(shè)置任何阻礙件，無(wú)壓力損失；可做非接觸式測(cè)量；可測(cè)量非導(dǎo)電性液體，對(duì)無(wú)阻撓 測(cè)量的電磁流量計(jì)是一種補(bǔ)充；除帶測(cè)量管段式外，一般不需要作實(shí)流校驗(yàn)；特別在大口 徑流量測(cè)量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。超聲波在流動(dòng) 的流體中傳播時(shí)就載上流體流速的信息，因此通過(guò)計(jì)算順逆流發(fā)射的超聲波信號(hào)的傳播時(shí) 間就可以檢測(cè)出流體的流速，從而換算成流量。流速計(jì)算公式為：
[0003]

【權(quán)利要求】
1. 一種快速穩(wěn)定的超聲波信號(hào)自動(dòng)增益控制裝置，由電源供電，其特征在于：包括單 片機(jī)、超聲波驅(qū)動(dòng)電路、超聲波探頭、順逆流切換電路、自動(dòng)增益電路、自動(dòng)增益控制電路、 二級(jí)放大電路、比較電路、信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)電路和電平掃描比較電路，所述的單片機(jī)分別通過(guò) 超聲波驅(qū)動(dòng)電路與超聲波探頭的控制端電連接，所述超聲波探頭的輸出端通過(guò)順逆流切換 電路與自動(dòng)增益電路輸入端連接，單片機(jī)還通過(guò)自動(dòng)增益控制電路與所述自動(dòng)增益電路的 控制端電連接，自動(dòng)增益電路的輸出端與二級(jí)放大電路的輸入端連接，二級(jí)放大電路的輸 出端與電平掃描比較電路的輸入端連接，二級(jí)放大電路的輸出端還通過(guò)比較電路與信號(hào)強(qiáng) 度檢測(cè)電路的輸入端連接，信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)電路的輸出端與單片機(jī)連接，電平掃描比較電路 的輸出端與信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)電路的輸入端端連接，電平掃描比較電路的控制端與單片機(jī)電連 接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速穩(wěn)定的超聲波信號(hào)自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于：所 述比較電路為4線比較電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速穩(wěn)定的超聲波信號(hào)自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于：所 述電平掃描比較電路為DAC電平掃描比較電路。
4. 一種快速穩(wěn)定的超聲波信號(hào)自動(dòng)增益控制方法，適用于如權(quán)利要求3所述的快速穩(wěn) 定的超聲波信號(hào)自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于： 步驟一：設(shè)定并讀取預(yù)訂電壓值、第一電壓值、第二電壓值、第三電壓值和第四電壓值， 所述第一電壓值、第二電壓值、第三電壓值和第四電壓值依次等值增大，第一電壓值、第二 電壓值、第三電壓值和第四電壓值由4線比較電路確定，預(yù)訂電壓值大于第二電壓值且小 于第三電壓值； 步驟二：根據(jù)順逆流情況調(diào)整順逆流切換電路； 步驟三：對(duì)信號(hào)幅值進(jìn)行初步判定和粗調(diào)，得知其信號(hào)幅值大于第四電壓值時(shí)，則對(duì)增 益值進(jìn)行大幅度下調(diào)，得知其信號(hào)幅值介于第三電壓值和第四電壓值之間時(shí)，則對(duì)增益值 進(jìn)行小幅度下調(diào)，得知其信號(hào)幅值介于第一電壓值和第二電壓值之間時(shí)，則對(duì)增益值進(jìn)行 小幅度上調(diào)，得知其信號(hào)幅值介于小于第一電壓值時(shí)，則對(duì)增益值進(jìn)行大幅度上調(diào)，得知其 信號(hào)幅值介于第二電壓值和第三電壓值之間時(shí)，則利用DAC掃描比較電路對(duì)信號(hào)幅值進(jìn)行 細(xì)調(diào)； 步驟四：DAC比較電壓根據(jù)第二電壓值和第三電壓值確定的范圍，以細(xì)微幅值在預(yù)定 電壓值上下變化，然后根據(jù)比較結(jié)果微調(diào)增益值，通過(guò)步步逼近法使信號(hào)幅值接近預(yù)定電 壓值，所述細(xì)微幅值為人工設(shè)定值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速穩(wěn)定的超聲波信號(hào)自動(dòng)增益控制方法，其特征在于：所 述步驟四中的比較電壓以梯度動(dòng)態(tài)循環(huán)方式進(jìn)行調(diào)整，比較電壓在預(yù)定幅值范圍附近進(jìn)行 細(xì)調(diào)，每一次信號(hào)采集到之后都會(huì)與其中一檔電壓進(jìn)行比較。
【文檔編號(hào)】H03G3/30GK104320097SQ201410456462
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】趙子鋒, 孫向東, 何望星, 張濤, 宋健, 楊彬迅 申請(qǐng)人:浙江迪元儀表有限公司