[發(fā)明專利]一種氣體超聲流量計超聲波信號自動調(diào)整系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111663026.0
• 申請日: 2021-12-30
• 公開（公告）號: CN114295169B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林念杰;葉友傳;徐亦鵬;黃兆偉
• 申請（專利權(quán)）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(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 韓迎之

本發(fā)明公開了一種氣體超聲流量計超聲波信號自動調(diào)整系統(tǒng)及方法，應(yīng)用于氣體流量儀表技術(shù)領(lǐng)域，包括：微處理器、電壓可調(diào)DC?DC、激發(fā)電路、開關(guān)電路、第一換能器、第二換能器、增益可調(diào)整放大器、信號峰值檢測電路和比較器。本發(fā)明一方面，根據(jù)接收波經(jīng)放大器放大后的信號幅值及放大器增益值來調(diào)整激發(fā)電壓大小，以調(diào)整激發(fā)波和接收波強度，保證放大器增益適中，放大后的信號不失真且具有較高的信噪比，以保證過零檢測準(zhǔn)確，減少跳波發(fā)生的可能性，以提高流量測量的準(zhǔn)確性和可靠性；另一方面，在保證放大器增益適中的前提下盡量降低激發(fā)電壓，以降低功耗，延長電池使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體流量儀表技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氣體超聲流量計超聲波信號自動調(diào)整系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

氣體超聲流量計因具有流量范圍度寬、無轉(zhuǎn)到部件、維修量少、壓損小等優(yōu)點，越來越受到用戶的青睞，城市燃?xì)庥嬃坑脷怏w超聲流量計一般要求采用內(nèi)電池供電，要求功耗低，因此大都是采用基于過零點檢測的時差法為測量原理。由于超聲波通過不同類型、不同溫度和壓力的氣體時，其能量衰減程度相差極大，如采用同樣的激發(fā)電壓，在不同的介質(zhì)條件下，接收波的信號幅值差別非常懸殊。

而目前市場上的氣體超聲流量計都采用固定激發(fā)電壓，僅通過調(diào)整放大器增益來達(dá)到預(yù)期的信號幅值，以滿足過零點檢測的需要，因此，常因出現(xiàn)跳波導(dǎo)致誤測量甚至測量失敗，測量可靠性較低，對所測量介質(zhì)條件要求較高，介質(zhì)適應(yīng)性較差。同時，功耗較大，電池使用壽命較短。

因此，提出一種氣體超聲流量計超聲波信號自動調(diào)整系統(tǒng)及方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中的困難，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種氣體超聲流量計超聲波信號自動調(diào)整系統(tǒng)及方法，有效提高氣體超聲流量計的適用范圍，大幅提高氣體超聲流量計的穩(wěn)定性和可靠性，同時降低功耗，延長電池的使用壽命。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種超聲流量計的放大器增益與換能器激發(fā)電壓自動調(diào)整系統(tǒng)，包括：

微處理器、電壓可調(diào)DC-DC、激發(fā)電路、開關(guān)電路、第一換能器、第二換能器、增益可調(diào)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(diào)DC-DC的激發(fā)電壓和所述增益可調(diào)整放大器的增益值；

所述電壓可調(diào)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(fā)出的控制信號產(chǎn)生激發(fā)電壓，并輸入所述激發(fā)電路中；

所述激發(fā)電路，與所述開關(guān)電路的輸入端連接，用于產(chǎn)生激發(fā)波，并將所述激發(fā)波傳輸至測量聲道發(fā)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開關(guān)電路連接，所述激發(fā)波經(jīng)所述第一換能器后生成超聲波，所述超聲波經(jīng)介質(zhì)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(zhuǎn)換為第一電壓信號并輸出至所述增益可調(diào)整放大器；

所述增益可調(diào)整放大器，用于將所述第一電壓信號進(jìn)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(diào)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(yù)設(shè)峰值范圍進(jìn)行比較，若落入所述預(yù)設(shè)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(jìn)行比較，并輸出停止脈沖；反之，微處理器利用所述第二電壓信號的幅值、目標(biāo)信號幅值、當(dāng)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(diào)整放大器。

可選的，電壓增益值的計算公式如下：