[實(shí)用新型]快速穩(wěn)定的超聲波信號(hào)自動(dòng)增益控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420516762.2
• 申請(qǐng)日: 2014-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN204089742U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙子鋒;孫向東;何望星;張濤;宋健;楊彬迅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江迪元儀表有限公司
• 主分類號(hào): H03G3/20
• 分類號(hào): H03G3/20;G01F1/66
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于流體信號(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。

背景技術(shù)

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：

其中v為流速，D為管道內(nèi)徑，T順和T逆分別為超聲波順逆流傳播時(shí)間，θ為傳播路徑與流體流向的夾角。在信號(hào)檢測(cè)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(hào)幅值可能在幾個(gè)毫伏到五六百毫伏之間變化，因此固定增益電路是無(wú)法滿足測(cè)量要求的。目前業(yè)內(nèi)普遍采用自動(dòng)增益AGC電路加固定增益電路來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，而自動(dòng)增益的實(shí)現(xiàn)需要對(duì)信號(hào)的當(dāng)前幅值進(jìn)行判斷，然后根據(jù)幅值情況決定增益值。幅值判斷的方法通常是使用一個(gè)數(shù)模電壓轉(zhuǎn)換DAC來(lái)產(chǎn)生不同的電壓值Vrefx，以此電壓值作為比較基準(zhǔn)與放大后的信號(hào)進(jìn)行幅值比較，Vrefx在一定電壓范圍內(nèi)循環(huán)變化，通過這種掃描式的比較方法來(lái)檢測(cè)信號(hào)幅值。采用上述方法用來(lái)調(diào)整信號(hào)強(qiáng)度時(shí)，能夠比較完整的在整個(gè)輸出幅值范圍內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行跟蹤，掃描電壓可自定義細(xì)分，但存在一定的問題：由于單次掃描只有一個(gè)電平值，僅憑這一個(gè)比較結(jié)果無(wú)法判斷信號(hào)幅值的范圍，需要多次改變比較電壓來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，而每次改變都要一個(gè)測(cè)量周期，要確定幅值范圍所需要的周期數(shù)較多，并且每次調(diào)整自動(dòng)增益后，信號(hào)幅值發(fā)生變化，需要再次確定幅值范圍，影響了增益穩(wěn)定的時(shí)間。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N200620014473.8，公開日為2007年9月5日的一種信號(hào)增益放大系統(tǒng)，主要包括：信號(hào)采集單元，該信號(hào)增益放大系統(tǒng)還包括信號(hào)放大及增益調(diào)整單元，所述信號(hào)放大及增益調(diào)整單元主要包括可調(diào)增益電阻組，放大器，該可調(diào)增益電阻組的兩端與放大器的兩增益調(diào)整引腳電連接；其中，信號(hào)放大及增益調(diào)整單元與信號(hào)采集單元電連，信號(hào)采集單元將直接采集到的信號(hào)輸入到信號(hào)放大及增益調(diào)整單元中，信號(hào)放大及增益調(diào)整單元將信號(hào)增益后輸出到負(fù)載中；此技術(shù)方案應(yīng)用在流體信號(hào)檢測(cè)中的話，在信號(hào)檢測(cè)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(hào)幅值可能在幾個(gè)毫伏到五六百毫伏之間變化，因此固定增益電路是無(wú)法滿足測(cè)量要求的。目前業(yè)內(nèi)普遍采用自動(dòng)增益AGC電路加固定增益電路來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，而自動(dòng)增益的實(shí)現(xiàn)需要對(duì)信號(hào)的當(dāng)前幅值進(jìn)行判斷，然后根據(jù)幅值情況決定增益值。幅值判斷的方法通常是使用一個(gè)數(shù)模電壓轉(zhuǎn)換DAC來(lái)產(chǎn)生不同的電壓值Vrefx，以此電壓值作為比較基準(zhǔn)與放大后的信號(hào)進(jìn)行幅值比較，Vrefx在一定電壓范圍內(nèi)循環(huán)變化，通過這種掃描式的比較方法來(lái)檢測(cè)信號(hào)幅值。采用上述方法用來(lái)調(diào)整信號(hào)強(qiáng)度時(shí)，能夠比較完整的在整個(gè)輸出幅值范圍內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行跟蹤，掃描電壓可自定義細(xì)分，但存在一定的問題：由于單次掃描只有一個(gè)電平值，僅憑這一個(gè)比較結(jié)果無(wú)法判斷信號(hào)幅值的范圍，需要多次改變比較電壓來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，而每次改變都要一個(gè)測(cè)量周期，要確定幅值范圍所需要的周期數(shù)較多，并且每次調(diào)整自動(dòng)增益后，信號(hào)幅值發(fā)生變化，需要再次確定幅值范圍，影響了增益穩(wěn)定的時(shí)間。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)都存在需要多次改變比較電壓來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，而每次改變都要一個(gè)測(cè)量周期，要確定幅值范圍所需要的周期數(shù)較多，并且每次調(diào)整自動(dòng)增益后，信號(hào)幅值發(fā)生變化，需要再次確定幅值范圍，影響了增益穩(wěn)定時(shí)間的問題，提供一種在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，來(lái)實(shí)現(xiàn)快速捕捉信號(hào)幅值，既快且準(zhǔn)的進(jìn)行自動(dòng)增益調(diào)節(jié)的快速穩(wěn)定的超聲波信號(hào)自動(dòng)增益控制裝置。