[發明專利]一種氣體超聲波流量計的防錯波信號處理電路

有效

• 申請號: 201811491151.6
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109612541B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 李蕊;李立鵬;楊佳;陳芳;郭慶博;喬夢嫣
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 徐金生

本發明公開了一種氣體超聲波流量計的防錯波信號處理電路，包括：超聲波接收換能器，用于接收超聲波信號；可控增益放大電路與超聲波接收換能器相連接；模數轉換電路，與可控增益放大電路相連接；雙閾值檢測電路，與可控增益放大電路相連接；峰值保持電路，與可控增益放大電路相連接；程控多閾值比較電路，與峰值保持電路相連接；選波電路，分別與雙閾值檢測電路和程控多閾值比較電路相連接；計時電路，與選波電路相連接。本發明可以直接消除通過閾值檢測法對超聲波信號的渡越時間進行測量時存在的錯波干擾，有效地提高了計算渡越時間的測量精度和穩定性，進而提高了超聲波流量計的測量精度和穩定性。

技術領域

本發明涉及流量檢測技術領域，特別是涉及一種氣體超聲波流量計的防錯波信號處理電路。

背景技術

目前，氣體超聲波流量計具有量程比大、測量精度高、無壓損等諸多優點，特別是在大口徑天然氣流量測量方面，具備獨特的優勢。氣體超聲波流量計的測量原理分為傳播速度差法和多普勒法等。傳播時間差法又可以分為時差法、相差法和頻差法，其中，時差法效果好，在氣體超聲波流量計中應用最為廣泛?；跁r差法測量原理的氣體超聲波流量計在測量氣體流量時，首先依據逆壓電效應，激勵一個超聲波換能器發射超聲波信號；另一個超聲波換能器接收到超聲波信號，依據壓電效應，轉換為回波電信號；根據回波信號中某個穩定的特征點(如波形信號某周期的過零點、峰值點或特定的某一相位點)，確定超聲波信號的順流、逆流傳播時間，進而計算氣體流量。

在超聲波流量計進行流量測量過程中，影響測量精度的最主要因素是：超聲波在管道中傳播的順流、逆流渡越時間的測量精度。目前，常用的渡越時間測量方法主要有兩種：閾值檢測法和互相關法。其中，互相關法運算數據量龐大，難以做到低功耗與實時性兼得，目前常用的方法仍是閾值檢測法。

閾值檢測法的檢測原理是由固定的閾值電壓與接收信號相比較，將超聲波接收信號轉換為方波信號，從而通過對方波信號進行時間測量而得到超聲波的渡越時間。但是，超聲波信號在氣體介質中傳播能量衰減嚴重，回波信號存在幅值微弱、信噪比低和易受干擾等問題，隨著流量增大，這些問題非常嚴重。當信號由于干擾造成信號衰減或增大時，很可能造成對應接收信號比較波形超出閾值電壓的檢測范圍，即表現為錯波現象，如圖1所示。

因此，目前迫切需要開發出一種技術，其可以直接消除通過閾值檢測法對超聲波信號的渡越時間進行測量時存在的錯波干擾，有效地提高了計算渡越時間的測量精度和穩定性，進而提高了超聲波流量計的測量精度和穩定性。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種氣體超聲波流量計的防錯波信號處理電路，其可以直接消除通過閾值檢測法對超聲波信號的渡越時間進行測量時存在的錯波干擾，有效地提高了計算渡越時間的測量精度和穩定性，進而提高了超聲波流量計的測量精度和穩定性，有利于廣泛地推廣應用，具有重大的生產實踐意義。

為此，本發明提供了一種氣體超聲波流量計的防錯波信號處理電路，包括：

超聲波接收換能器，用于接收超聲波信號，然后發送給可控增益放大電路；

可控增益放大電路、與超聲波接收換能器相連接，用于對所述超聲波接收換能器發來的超聲波信號進行放大處理后，再同時發送給模數轉換電路、雙閾值檢測電路和峰值保持電路；

模數轉換電路，與可控增益放大電路相連接，用于將所述可控增益放大電路發來的經過放大處理的超聲波信號，轉換為對應的數字信號，然后發送給中央控制單元；

雙閾值檢測電路，與可控增益放大電路相連接，用于將所述可控增益放大電路發來的經過放大處理的超聲波信號，轉換為方波信號，然后輸出給選波電路；

峰值保持電路，與可控增益放大電路相連接，用于鎖定超聲波信號的峰值，然后輸出超聲波信號給程控多閾值比較電路；