[發明專利]快速穩定的超聲波信號自動增益控制方法

有效

• 申請號: 201410456462.4
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104320097B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 趙子鋒;孫向東;何望星;張濤;宋健;楊彬迅
• 申請（專利權）人: 浙江迪元儀表有限公司
• 主分類號: H03G3/30
• 分類號: H03G3/30
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明屬于流體信號檢測裝置，特別涉及一種快速穩定的超聲波信號自動增益控制方法。

背景技術

時差法超聲波流量計是一種無運動部件的流量測量儀表(參見附圖1)，其在流通通道未設置任何阻礙件，無壓力損失；可做非接觸式測量；可測量非導電性液體，對無阻撓測量的電磁流量計是一種補充；除帶測量管段式外，一般不需要作實流校驗；特別在大口徑流量測量方面有較突出的優點，近年來它是發展迅速的一類流量計之一。超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息，因此通過計算順逆流發射的超聲波信號的傳播時間就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。流速計算公式為：

其中v為流速，D為管道內徑，T順和T逆分別為超聲波順逆流傳播時間，θ為傳播路徑與流體流向的夾角。在信號檢測過程中，由于不同口徑、不同安裝方法情況下超聲波有不同程度的衰減，原始信號幅值可能在幾個毫伏到五六百毫伏之間變化，因此固定增益電路是無法滿足測量要求的。目前業內普遍采用自動增益AGC電路加固定增益電路來對信號進行放大，而自動增益的實現需要對信號的當前幅值進行判斷，然后根據幅值情況決定增益值。幅值判斷的方法通常是使用一個數模電壓轉換DAC來產生不同的電壓值Vrefx，以此電壓值作為比較基準與放大后的信號進行幅值比較，Vrefx在一定電壓范圍內循環變化，通過這種掃描式的比較方法來檢測信號幅值。采用上述方法用來調整信號強度時，能夠比較完整的在整個輸出幅值范圍內對信號進行跟蹤，掃描電壓可自定義細分，但存在一定的問題：由于單次掃描只有一個電平值，僅憑這一個比較結果無法判斷信號幅值的范圍，需要多次改變比較電壓來進行檢測，而每次改變都要一個測量周期，要確定幅值范圍所需要的周期數較多，并且每次調整自動增益后，信號幅值發生變化，需要再次確定幅值范圍，影響了增益穩定的時間。

申請號為CN200620014473.8，公開日為2007年9月5日的一種信號增益放大系統，主要包括：信號采集單元，該信號增益放大系統還包括信號放大及增益調整單元，所述信號放大及增益調整單元主要包括可調增益電阻組，放大器，該可調增益電阻組的兩端與放大器的兩增益調整引腳電連接；其中，信號放大及增益調整單元與信號采集單元電連，信號采集單元將直接采集到的信號輸入到信號放大及增益調整單元中，信號放大及增益調整單元將信號增益后輸出到負載中；此技術方案應用在流體信號檢測中的話，在信號檢測過程中，由于不同口徑、不同安裝方法情況下超聲波有不同程度的衰減，原始信號幅值可能在幾個毫伏到五六百毫伏之間變化，因此固定增益電路是無法滿足測量要求的。目前業內普遍采用自動增益AGC電路加固定增益電路來對信號進行放大，而自動增益的實現需要對信號的當前幅值進行判斷，然后根據幅值情況決定增益值。幅值判斷的方法通常是使用一個數模電壓轉換DAC來產生不同的電壓值Vrefx，以此電壓值作為比較基準與放大后的信號進行幅值比較，Vrefx在一定電壓范圍內循環變化，通過這種掃描式的比較方法來檢測信號幅值。采用上述方法用來調整信號強度時，能夠比較完整的在整個輸出幅值范圍內對信號進行跟蹤，掃描電壓可自定義細分，但存在一定的問題：由于單次掃描只有一個電平值，僅憑這一個比較結果無法判斷信號幅值的范圍，需要多次改變比較電壓來進行檢測，而每次改變都要一個測量周期，要確定幅值范圍所需要的周期數較多，并且每次調整自動增益后，信號幅值發生變化，需要再次確定幅值范圍，影響了增益穩定的時間。

發明內容

本發明目的在于解決現有技術都存在需要多次改變比較電壓來進行檢測，而每次改變都要一個測量周期，要確定幅值范圍所需要的周期數較多，并且每次調整自動增益后，信號幅值發生變化，需要再次確定幅值范圍，影響了增益穩定時間的問題，提供一種在現有技術基礎上，來實現快速捕捉信號幅值，既快且準的進行自動增益調節的快速穩定的超聲波信號自動增益控制裝置及其控制方法。