[發明專利]一種氣體超聲流量計超聲波信號自動調整系統及方法

有效

• 申請號: 202111663026.0
• 申請日: 2021-12-30
• 公開（公告）號: CN114295169B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 林念杰;葉友傳;徐亦鵬;黃兆偉
• 申請（專利權）人: 浙江磐博科技有限公司
• 主分類號: G01F15/00
• 分類號: G01F15/00;G01F1/667;H03G3/30
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 韓迎之

1.一種超聲流量計的放大器增益與換能器激發電壓自動調整系統，其特征在于，包括：

微處理器、電壓可調DC-DC、激發電路、開關電路、第一換能器、第二換能器、增益可調整放大器、信號峰值檢測電路和比較器；

所述微處理器，用于控制所述電壓可調DC-DC的激發電壓和所述增益可調整放大器的增益值；

所述電壓可調DC-DC，與所述微處理器的第一輸出端連接，用于按照所述微處理器發出的控制信號產生激發電壓，并輸入所述激發電路中；

所述激發電路，與所述開關電路的輸入端連接，用于產生激發波，并將所述激發波傳輸至測量聲道發射端的第一換能器；

所述第一換能器，與所述第二換能器通過所述開關電路連接，所述激發波經所述第一換能器后生成超聲波，所述超聲波經介質傳輸和衰減后輸入所述第二換能器，所述第二換能器將所述衰減后的超聲波轉換為第一電壓信號并輸出至所述增益可調整放大器；

所述增益可調整放大器，與所述開關電路的輸出端連接，用于將所述第一電壓信號進行放大得到并輸出第二電壓信號；

所述信號峰值檢測電路，與所述增益可調整放大器的輸出端連接，用于檢測所述第二電壓信號的峰值，并將所述峰值輸入至所述微處理器；

所述微處理器，讀取所述峰值并與預設峰值范圍進行比較，若落入所述預設峰值范圍，則將所述第二電壓信號輸入至所述比較器，與比較電壓進行比較，并輸出停止脈沖；反之，所述微處理器利用所述第二電壓信號的幅值、目標信號幅值、當前電壓增益值計算得到新的電壓增益值，并給予所述新的電壓增益值調整放大器；

所述微處理器計算得到的所述新的電壓增益值大于預設增益值的上限，則所述微處理器控制所述電壓可調DC-DC將所述激發電壓提高一檔；若所述新的電壓增益值小于預設增益值的下限，則所述微處理器控制所述電壓可調DC-DC將所述激發電壓降低一檔；若所述新的電壓增益值落入所述預設增益值范圍內，則調整所述增益可調整放大器的增益。

2.根據權利要求1所述的一種超聲流量計的放大器增益與換能器激發電壓自動調整系統，其特征在于，

電壓增益值的計算公式如下：

式中，G₀為當前增益值，V_m為目標信號幅值，V₀為第二電壓信號的幅值。

3.根據權利要求1所述的一種超聲流量計的放大器增益與換能器激發電壓自動調整系統，其特征在于，

所述微處理器還具備報警功能，根據所述第二電壓信號調整結果進行所述電壓可調DC-DC和所述增益可調整放大器匹配度以及故障進行報警。

4.一種超聲流量計的放大器增益與換能器激發電壓自動調整方法，其特征在于，基于權利要求1-3任一項所述的一種超聲流量計的放大器增益與換能器激發電壓自動調整系統，包括以下步驟：

S101：所述微處理器讀取預設各測量聲道的激發電壓值、放大器增益值以及輸出信號幅值范圍；

S102：所述微處理器按照所述預設的激發電壓值控制所述電壓可調DC-DC產生激發電壓，所述激發電壓控制所述激發電路產生激發波，所述激發波經所述開關電路進入發射端的所述第一換能器后輸出超聲波，所述超聲波經介質傳輸和衰減后輸入接收端的所述第二換能器，所述第二換能器將衰減后的超聲波轉換為第一電壓信號經所述增益可調整放大器放大后輸出為第二電壓信號；

S103：所述信號峰值檢測所述第二電壓信號的信號峰值，微處理器讀第二電壓信號峰值；

S104：判斷第二電壓信號峰值是否落入輸出信號幅值范圍內，若為是，則進入下一步，若為否，則進入S106；

S105：將所述第二電壓信號輸入所述比較器，與比較電壓進行比較處理，并輸出停止脈沖；

S106：所述微處理器利用所述第二電壓信號的幅值、目標信號幅值、當前放大器增益值計算得到新的放大器增益值，并調整所述增益可調整放大器的增益，進入S102。