[發明專利]一種氣體超聲波流量計的防錯波檢測裝置

有效

• 申請號: 201811491152.0
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109579950B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 李蕊;楊佳;李立鵬;陳芳;郭慶博;喬夢嫣
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: G01F25/00
• 分類號: G01F25/00
• 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

1.一種氣體超聲波流量計的防錯波檢測裝置，其特征在于，包括接收換能器、可控增益放大電路、第一閾值檢測電路、第一計時電路、第二閾值檢測電路、第二計時電路、模數轉換電路和檢測運算單元，其中：

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，與接收換能器相連接，用于對所述接收換能器發來的超聲波信號進行放大處理后，再同時分別發送給第一閾值檢測電路、第二閾值檢測電路和模數轉換電路；

第一閾值檢測電路，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，轉換為第一方波信號，然后再發送給第一計時電路；

第二閾值檢測電路，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，轉換為第二方波信號，然后再發送給第二計時電路；

第二閾值檢測電路的閾值電壓比第一閾值檢測電路的閾值電壓，低預設電壓值；

第一計時電路，與第一閾值檢測電路相連接，用于將第一閾值檢測電路發來的方波信號，轉換為對應的第一時間值，然后發送給檢測運算單元；

第二計時電路，與第二閾值檢測電路相連接，用于將第二閾值檢測電路發來的方波信號，轉換為對應的第二時間值，然后發送給檢測運算單元；

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，然后發送給檢測運算單元；

檢測運算單元，分別與第一計時電路、第二計時電路和模數轉換電路相連接，用于接收第一計時電路發來的第一時間值和第二計時電路發來的第二時間值，以及接收模數轉換電路發來的數字信號，然后根據預設的運算規則，最終獲得超聲波信號的渡越時間值；

對于所述檢測運算單元，所述預設的運算規則，具體包括：

首先，檢測運算單元通過模數轉換電路，讀取超聲波信號在全部周期波形內的每個峰值；

然后，計算超聲波信號在全部周期波形內的每個錯波的最大峰值，并將全部錯波的最大峰值中的最大值，作為錯波臨界最大峰值，以及計算獲取超聲波信號在全部周期波形內、位于閾值電壓檢測范圍內的正常波最大峰值；

接著，根據正常波最大峰值，計算獲得錯波補償時間值；

最后，將錯波補償時間值和閾值檢測時間進行求和，獲得超聲波信號的渡越時間值；

其中，當錯波臨界最大峰值與正常波最大峰值之間的差值，小于預設值時，將第二計時電路發來的第二時間值作為閾值檢測時間；而當大于或者等于預設值時，將第一計時電路發來的第一時間值作為閾值檢測時間;

其中，各錯波的最大峰值的具體計算公式為：

V_M=V_閾*V_X/V_N ；

在上述公式中，V_N為超聲波信號中各周期波形的峰值，N=1，2，3……X ；V_M為各錯波的最大峰值，M=1，2，3……X ；V_閾為閾值電壓值，X為超聲波的周期數；

其中，V_X是第X周期波形的峰值；V_N為超聲波信號中各周期波形的峰值，通過模數轉換電路獲得，N=1，2，3……X；V_閾為第一閾值檢測電路具有的第一閾值電壓值；

其中，在實時檢測的信號中，通過模數轉換電路來測量得到正常波最大峰值V，通過判斷與錯波臨界最大峰值數組成員的大小關系，哪一個符合V_M[K]VV_M[K+1]的關系，即為K的值；

檢測獲得的正常波的最大峰值為V，經過計算V_M[K]VV_M[K+1]，超聲波的周期為T，則錯波補償時間T_補為：T_補=T*（X/2-K）。

2.如權利要求1所述的防錯波檢測裝置，其特征在于，第二閾值檢測電路的閾值電壓比第一閾值檢測電路的閾值電壓低20mV。

3.如權利要求1或2所述的防錯波檢測裝置，其特征在于，在檢測運算單元通過模數轉換電路讀取超聲波信號在全部周期波形內的每個峰值之前，執行靜態調校操作，所述靜態調校操作具體為：設置可控增益放大電路的增益值。

4.如權利要求1所述的防錯波檢測裝置，其特征在于，所述檢測運算單元為可編程控制器PLC、中央處理器CPU、數字信號處理器DSP或者單片機MCU。