[發明專利]一種超聲波物位計的回波信號處理電路

有效

• 申請號: 201711216078.7
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108007531B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 鄧建清;張小峰;陽紅
• 申請（專利權）人: 中船重工環境工程有限公司
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

1.一種超聲波物位計的回波信號處理電路，其特征在于：包括鉗位限幅及消振電路(1)、超聲波回波前置放大電路(2)、時間增益補償電路(3)、對數放大電路(4)和信號濾波及整形電路(5)，所述鉗位限幅及消振電路(1)的輸入端接收超聲波換能器接收的差分信號，鉗位限幅及消振電路(1)的輸出端與超聲波回波前置放大電路(2)的輸入端相連；超聲波回波前置放大電路(2)的輸出端與時間增益補償電路(3)的輸入端相連；時間增益補償電路(3)的輸出端與對數放大電路(4)的輸入端相連；對數放大電路(4)的輸出端與信號濾波及整形電路(5)的輸入端相連；信號濾波及整形電路(5)的輸出端輸出變換后的AD采樣信號,所述的鉗位限幅及消振電路(1)設置有電阻R13、電阻R17和電阻R21；還設置有二極管D2、D3、D4、D5、D6、D7，電阻R17的上端和下端分別連接超聲波換能器接收的差分信號Echo_Input+和Echo_Input-，電阻R17的上端連接電阻R13的前端，電阻R17的下端連接電阻R21的前端，電阻R13的后端連接二極管D3的陰極，電阻R13的后端連接二極管D2的陽極；電阻R21的后端連接二極管D6的陽極，電阻R21的后端連接二極管D7的陰極；二極管D3的陽極接二極管D5的陰極，二極管D5的陽極接二極管D6的陰極，二極管D2的陰極接二極管D4的陽極，二極管D4的陰極接二極管D7的陽極；所述的鉗位限幅及消振電路(1)還設置有N溝道場效應管Q1、N溝道場效應管Q2、二極管D1和二極管D8以及電容電阻，二極管D2的陽極連接電阻R14的前端，二極管D7的陰極連接電容C19的前端，電容C19的后端連接電容C20的前端，電容C20的后端連接電阻R22的前端，電阻R10、R25的前端連接CPU控制信號CON_BSS123，電阻R10后端連接N溝道場效應管Q1的G極,電阻R25后端連接N溝道場效應管Q2的G極,電容C14的前端連接N溝道場效應管Q1的G極,電容C14的后端連接GND，電容C21的前端連接N溝道場效應管Q2的G極,電容C21的后端連接GND，N溝道場效應管Q1和N溝道場效應管Q2的源極連接GND，二級管D1的陰極連接N溝道場效應管Q1的漏極，二級管D1的陽極連接GND，二級管D8的陰極連接N溝道場效應管Q2的漏極，二級管D8的陽極連接GND，電阻R11的后端連接電阻R14的后端且輸出信號CSB_SIG+，電阻R24的后端連接電阻R22的后端且輸出信號CSB_SIG-,所述超聲波回波前置放大電路(2)設置有運算放大器U3以及電容電阻；電阻R15的前端連接鉗位限幅及消振電路(1)的輸出信號CSB_SIG-，電阻R15的后端連接運算放大器U3的反相輸入端，電阻R18的前端連接鉗位限幅及消振電路(1)的輸出信號CSB_SIG+，電阻R18的后端連接運算放大器U3的同相輸入端，電容C15跨接在運算放大器U3的同相輸入端和反相輸入端，電阻R12的前端連接運算放大器U3的反向輸入端，電阻R12的后端連接GND，電阻R19的前端連接運運算放大器U3的同向輸入端，電阻R19的后端連接GND，電阻R16跨接在運算放大器U3的反相輸入端和輸出端，電阻R20跨接在運算放大器U3的同相輸入端和正電源輸入端，電阻R23的前端連接電源VCC_OMP，電阻R23的后端連接運算放大器U3的正電源輸入端，電容C18的前端連接運算放大器U3的正電源輸入端，電容C18的后端連接GND，電容C16的前端連接運算放大器U3的輸出端，電容C16的后端連接電容C17的前端,電容C17的后端輸出信號Signal_CSB,所述時間增益補償電路(3)設置有MCP41010型號的數字定位器芯片U4、運算放大器U5和運算放大器U6以及電阻R31、R32、R27、R28、R29、R33和電容C23、C24、C28、C26、C29；運算放大器U6的同相輸入端連接電阻R32的后端，電阻R32的前端連接電源VCC_B2，電阻R31與電容C26并聯，電阻R31的前端連接運算放大器U6的同相輸入端，電阻R31的后端連接GND，運算放大器U6的反相輸入端連接輸出端構成電壓跟隨電路；所述數字定位器芯片U4的第一腳CS、第二腳SCK、第三腳SI由CPU的I/O引腳控制，數字定位器芯片U4的第五腳PA0連接運算放大器U6的輸出端，數字定位器芯片U4的第六腳PW0、第七腳PB0短接；運算放大器U5，運算放大器U5的反相輸入端連接電容C24的后端，電容C24的前端連接電阻R28的后端，電阻R28的前端連接超聲波回波前置放大電路(3)的輸出信號Signal_CSB，電阻R28的后端連接電阻R27的前端，電阻R28的后端連接電阻R29的前端，電阻R29與電容C23并聯，電阻R29的后端連接運算放大器U5的輸出端，電阻R28的后端連接數字定位器芯片U4的第六腳PW0端，電阻R27的后端連接數字定位器芯片U4的第五腳PA0端，電阻R33的前端連接數字定位器芯片U4的第五腳PA0端，電阻R33的后端連接運算放大器U5的同相輸入端，電容C28和電容C29并聯，電容C28的前端連接運算放大器U5的同相輸入端，電容C28的后端連接GND，運算放大器U5的輸出端信號Sig_Log_AMP,所述對數放大電路(4)設置有對數放大芯片AD8310以及電阻R2、R3、R5、R7和電容C1、C2、C3、C5、C6、C7、C10、C11、C12、C13，電容C6的前端連接時間增益補償電路(3)輸出端信號Sig_Log_AMP，電容C6的后端連接電阻R2的前端，電阻R2后端連接對數放大芯片AD8310的第八引腳INHI，電容C1和電容C5并聯且前端和后端分別連接在連接對數放大芯片AD8310的第八引腳INHI和第一引腳INLO，電容C2的前端連接GND，電容C2的后端連接對數放大芯片AD8310的第八引腳INHI，電容C3的前端連接GND，電容C3的后端連接對數放大芯片AD8310的第一引腳INLO，電阻R3的前端連接對數放大芯片AD8310的第一引腳INLO，電阻R3的后端連接電容C7的前端，電容C7的后端連接GND，對數放大芯片AD8310的第二引腳COMM連接GND，對數放大芯片AD8310的第七引腳連接VCC_B2，電阻R7和電容C11并聯，電阻的前端連接對數放大芯片AD8310的第六引腳BFIN,電阻的后端連接GND，電容C12和電容C13并聯，電容C12的前端連接對數放大芯片AD8310第五引腳VPOS且連接至VOUT_ADJ，電容C12的后端連接GND，電容C10的前端連接對數放大芯片AD8310的三引腳OFLT，電容C10的后端連接GND，電阻R5的前端連接數放大芯片AD8310的第四引腳VOUT，電阻R5的后端輸出信號VOUT_Log_AMP,所述信號濾波及整形電路(5)設置有運算放大器AD8541以及電容C4、電容C9和電阻R1、R4、R5、R6、R8、R9，電阻R5的前端連接對數放大電路(4)的輸出端信號VOUT_Log_AMP，電阻R5的后端連接電阻R1的前端，電阻R5的后端連接電容C4的前端，電阻R1的后端連接運算放大器AD8541的同相輸入端，電容C4的后端連接運算放大器AD8541的輸出端，電容C9的前端連接運算放大器AD8541的同相輸入端，電容C9的后端連接GND，電阻R6的前端連接電源VCC_B2，電阻R6的后端連接運算放大器AD8541的反相輸入端，電阻R9的前端連接運算放大器AD8541的反相輸入端，電阻R9的后端連接GND，電阻R8的前端連接運算放大器AD8541的反相輸入端，電阻R8的后端連接運算放大器AD8541的輸出端，電阻R4的前端連接運算放大器AD8541的輸出端，電阻R4的后端連接輸出信號ADC_Samp,信號ADC_Samp連接到CPU的A/D采集IO口。

2.根據權利要求1所述的一種超聲波物位計的回波信號處理電路，其特征在于：所述運算放大器U3、運算放大器U5和運算放大器U6的型號均為LMV751。