[實用新型]一種計時終止電路以及基于該電路的超聲波檢測系統

有效

• 申請號: 201720083403.6
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN207248263U
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 梅珠漢;陳偉銘;張曉魁
• 申請（專利權）人: 安徽水聯水務科技有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本實用新型屬于超聲波流體流量檢測技術領域，特別是涉及一種計時終止電路以及基于該電路的超聲波檢測系統。

背景技術

超聲波計量儀表是一種采用超聲波檢測技術的全電子式流體流量檢測儀表。超聲波傳播時差法作為一種實現簡單、成本低廉的技術實現方式，目前被廣泛應用于超聲波水表、超聲波熱量表、超聲波燃氣表及超聲波流量計等產品。超聲波計量儀表的流量計量精度主要取決于電路對超聲波在流體介質中的傳播時間的檢測精度。目前，時間-數字轉換(TDC)專用集成電路芯片對于時間的計時精度可達20ps～50ps，使用此種芯片可以解決超聲波傳播時間的計時精度問題，然而計時的起始、停止時刻仍需要外部電路確定。

超聲波傳感器的原始激勵信號一般為方波脈沖序列的數字信號，可直接為即使電路提供計時起始時刻，且計時起始時刻可與此脈沖序列的指定脈沖邊沿精確同步。超聲波傳感器的回波信號為正弦包絡的模擬信號，無法直接為計時電路提供計時終止時刻，目前大多采用比較器電路將原始回波信號整形為脈沖序列，依據此脈沖序列的邊沿確定計時停止時刻。采用此種方法存在如下不足：其一，采用過零比較法，外界噪聲的干擾會導致整形后的脈沖序列寬度發生變換，進而使得計時停止時刻發生變化；其二，采用閾值比較法，雖然可解決外界噪聲干擾的問題，但是換能器阻抗的溫度漂移特性會導致回波信號幅值的變化，使得不同水溫條件下計時停止時刻發生變化；其三，采用閾值與過零比較結合的方法，可解決以上噪聲以及溫度漂移問題，但是對換能器的阻抗一致性以及閾值動態調整軟件算法提出較高要求。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種計時終止電路以及基于該電路的超聲波檢測系統，通過對回波信號的處理，時間-數字轉換芯片的停止計時時刻僅與電路固有參數相關，與輸入信號的特性無關，提高計時精度，進一步保證流量檢測的精度。

為解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的：

本實用新型為一種計時終止電路，包括放大電路、相移電路、第一檢波電路、第二檢波電路、比較電路和時間-數字轉換芯片；所述放大電路將原始回波信號進行幅值放大后輸出至相移電路和第一檢波電路；所述相移電路將放大后的回波信號進行相位平移后輸出至第二檢波電路；所述第一檢波電路和第二檢波電路分別對接收的信號進行檢波后分別輸出至比較電路的正、反相輸入端；所述比較電路的輸出端與時間-數字轉換芯片相連。

進一步地，所述放大電路包括運算放大器U1A和運算放大器U1B；所述運算放大器U1A的正相輸入端接收回波信號，正相輸入端還通過電阻R7接地，所述運算放大器U1A的反相輸入端依次通過電阻R1、電容C3接地，反相輸入端還分別通過電阻R2、電容C1與運算放大器U1A的輸出端相連；所述運算放大器U1B的正相輸入端與運算放大器U1A的輸出端相連，運算放大器U1B的反相輸入端依次通過電阻R3、電容C4接地，反相輸入端還分別通過電阻R4、電容C2與運算放大器U1B的輸出端相連，運算放大器U1B的輸出端與相移電路、第一檢波電路相連。

進一步地，所述相移電路包括電壓比較器U3；所述電壓比較器U3的正相輸入端依次通過電阻R15和電阻R16分別與電壓比較器U3的反相輸入端相連；所述電阻R15和電阻R16之間引出一條支路與運算放大器U1B的輸出端相連；電壓比較器U3的正相輸入端通過電容C10接地，電壓比較器U3的反相輸入端和輸出端之間連接有電阻R18，電壓比較器U3的輸出端與第二檢波電路相連。

進一步地，所述第二檢波電路包括三極管Q1；所述三極管Q1的基極通過電容C6與運算放大器U1B的輸出端相連，所述三極管Q1的集電極分別通過電阻R6與三極管Q1的基極相連、通過電阻R5與電源相連、通過電容C5接地，所述三極管Q1的發射極通過電阻R10接地，所述三極管Q1的發射極還依次通過電容C7、電阻R8、電容C8接地，電阻R8和電容C8之間引出一條支路經過電阻R11與比較電路的正相輸入端相連；所述第二檢波電路設置在電壓比較器U3的輸出端、比較電路的反相輸入端之間，所述第一檢波電路與第二檢波電路的元器件構成以及連接關系相同。

進一步地，所述比較電路包括電壓比較器U2，所述電壓比較器U2的電源端、輸出端之間連接有電阻R9，所述電壓比較器U2的輸出端與時間-數字轉換芯片相連。