一种多通道气体超声流量计的信号自动增益电路的制作方法
【专利摘要】一种多通道气体超声流量计的信号自动增益电路，高精度运算放大器输出端连接高增益可调节宽带压控放大器输入端；高增益可调节宽带压控放大器的输出端连接峰值采样保持电路输入端；峰值采样保持电路的输出端连接高速模数A/D转换器4的输入端；高速模数A/D转换器的输出端连接MCU增益电路控制模块的输入端；增益电路控制模块的输出端连接高速模数D/A转换器的输入端；高速模数D/A转换器的输出端连接电压调整电路；电压调整电路的输出端连接高增益可调节宽带压控放大器输入端；高增益可调节宽带压控放大器的输出端连接阻抗匹配输出电路的输入端。本实用新型能在外界环境影响下，通过信号自动增益电路对所接收信号进行自动调整处理。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种信号自动增益电路，尤其是能在各种外界环境影响下的气体 超声流量计的自适应信号调整电路。 一种多通道气体超声流量计的信号自动增益电路
【背景技术】
[0002] 现有的超声流量计的信号检测电路在处理经长线传输后微弱的电信号时，需要 进行适当的补偿和校正。目前所采用的方法，有固定增益的放大电路、手动增益倍数的选 择、机械电位器的手动调节等。上述方法均无法满足超声传感器的维修与更换时，传感器的 自身特性带来的信号差异和测量的偏差；无法实际反映出测量管道压力的波动、气体流速 的变化引起的传感器接收信号的跳动，使得流量计内部电路不能针对该状况，做出相对应 的信号幅值的在线调整；使得内部电路无法实现信号自动增益的数字量化处理；无法满足 在出厂前设置的信号幅值控制范围内所进行的智能化的诊断与处理；无法达到传感器自身 特性所固有的信号幅值与灵敏度，导致超声波流量计难以满足计量系统的测量准确度的要 求。
【发明内容】
[0003] 本实用新型提供一种多通道气体超声流量计的信号自动增益电路。
[0004] 一种多通道气体超声流量计的信号自动增益电路，其特征在于，高精度运算放大 器输出端连接高增益可调节宽带压控放大器输入端；高增益可调节宽带压控放大器的输出 端连接峰值采样保持电路输入端；峰值采样保持电路的输出端连接高速模数A/D转换器的 输入端；高速模数A/D转换器的输出端连接MCU增益电路控制模块的输入端；增益电路控 制模块的输出端连接高速模数D/A转换器6输入端；高速模数D/A转换器的输出端连接电 压调整电路；电压调整电路的输出端连接高增益可调节宽带压控放大器输入端；高增益可 调节宽带压控放大器的输出端连接阻抗匹配输出电路的输入端。
[0005] 本实用新型的工作原理是，超声波前置接收的信号输入到高精度运算放大器的输 入端，通过高精度运算放大器进行信号半自动自适应初调放大，随后高精度运算放大器输 出端将半自动自适应初调放大后的信号，连接到高增益可调节宽带压控放大器进行AGC信 号处理，处理后的信号依次经过峰值采样保持电路与高速模数A/D转换器进行信号采集转 换，转换后的数字信号输送MCU增益电路控制模块，这样A/D采样数据经过MCU增益电路控 制模块的AGC自适应算法关系来计算，计算出需要的放大器增益对应的数据关系，将计算 出的自动增益值转换成符合D/A输出的数据，传递给高速模数D/A转换器进行数模转换成 相信号自增益调节控制的电压，经过电压调整电路输出，使其可以满足高增益可调节宽带 压控放大器处理的AGC的电压信号，高增益可调节宽带压控放大器的输出引脚输出电压值 (用Vc表示)，MCU增益电路控制模块对高增益可调节宽带压控放大器的输出引脚施加不同 的电压来控制增益的大小的，其控制电压值Vc与增益G的函数关系如下，S卩，自适应算法：
[0006] G(v/v)=10_2Vc;+1……公式 1; G(dB)=-40Vc;+1dB……公式 2。
[0007] 通过阻抗匹配输出电路，使得可以通过高增益可调节宽带压控放大器的反馈控制 技术实现电路自动控制，配置成跟随外界变化的自适应状态的信号，又可以达到信号自动 增益的反馈控制系统的控制作用。
[0008] 信号自动增益控制电路是一个反馈控制系统，MCU增益电路控制模块会不断通过 自动增益电路对超声接收的信号进行放大与缩小，使得超声接收的信号达到信号幅值控制 范围之内，满足系统测量准确度的要求。
[0009] 本实用新型主要解决了现有超声流量计的信号检测处理过程中存在的缺陷，可 实际反映出测量管道压力的波动、气体流速的变化引起的传感器接收信号的跳动，使得流 量计内部电路能针对该状况，做出相对应的信号幅值的在线调整；使得内部电路可实现信 号自动增益的数字量化处理；满足了在出厂前设置的信号幅值控制范围内所进行的智能化 的诊断与处理；并能达到传感器自身特性所固有的信号幅值与灵敏度，使超声波流量计可 满足计量系统的测量准确度要求。
[0010] 本实用新型的有益效果是，无论超声波前置接收的信号的增加或减小，输出信号 电平仅在较小的范围内变化，从而保持在输入信号变化的情况下输出信号基本稳定，达到 自动增益控制信号自动调节的目的，有效提高超声波流量计的信号适应范围，实现信号实 时变化自适应控制。满足系统测量准确度的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为本实用新型超声波信号自动增益电路示意图。
[0012] 1商精度商速的运算放大器、
[0013] 2高增益可调节宽带压控放大器、
[0014] 3峰值采样保持电路、
[0015] 4高速模数A/D转换器、
[0016] 5MCU增益电路控制模块、
[0017] 6高速的模数D/A转换器、
[0018] 7电压调整电路、
[0019] 8阻抗匹配输出电路。
【具体实施方式】
[0020] 结合附图对本实用新型做进一步的描述。
[0021] 一种多通道气体超声流量计的信号自动增益电路，高精度运算放大器1输出端连 接高增益可调节宽带压控放大器2输入端；高增益可调节宽带压控放大器的输出端连接峰 值采样保持电路3输入端；峰值采样保持电路的输出端连接高速模数A/D转换器4的输入 端；高速模数A/D转换器的输出端连接MCU增益电路控制模块5的输入端；增益电路控制模 块的输出端连接高速模数D/A转换器6的输入端；高速模数D/A转换器的输出端连接电压 调整电路7 ;电压调整电路的输出端连接高增益可调节宽带压控放大器2输入端；高增益可 调节宽带压控放大器的输出端连接阻抗匹配输出电路8的输入端。
[0022] 当因机械上各个声道的长度不同、传感器的特性存在差异和测量、压力不同的波 动变化、气体流速的变化引起的每次测量，传感器接收的信号大小超出信号幅值控制范围 时，超声波前置接收的信号输入到高精度运算放大器1进行信号半自动自适应初调放大， 然后高精度运算放大器1输出端将半自动自适应初调放大后的信号，连接到高增益可调节 宽带压控放大器2进行信号自动增益处理。
[0023] 高增益可调节宽带压控放大器2的输出端与峰值采样保持电路3连接，将自反馈 控制信号通过高速的模数A/D转换器4进行信号采集转换数字信号输送给MCU增益电路控 制模块5 ;另外高增益可调节宽带压控放大器2的输入端连接着上次AGC自适应算法计算 出需要的放大器增益对应的数据关系进行信号自增益调节电压控制，通过电压调整电路7 输出的信号，使其可以满足高增益可调节宽带压控放大器2处理的AGC的电压信号。
[0024] MCU增益电路控制模块5将接收到信号采集转换数字信号，与信号幅值控制范围 相比较，根据上述的AGC自适应算法（即公式1、2)处理，计算出需要的放大器增益对应的数 据关系，将计算出的自动增益值转换成符合D/A输出的数据，传递给与MCU增益电路控制模 块5连接的高速的模数D/A转换器6,来控制电压调整电路7输出，将输出的符合AGC自适 应算法关系的电压信号，再次反馈到高增益可调节宽带压控放大器2,使其可以产生满足高 增益可调节宽带压控放大器2处理的AGC的电压信号，使得超声接收的信号达到信号幅值 控制范围之内，再通过阻抗匹配输出电路8输出。
[0025] 该自动增益电路主要运用到高增益可调节宽带压控放大器2的反馈控制技术实 现自动控制电路，从而实现超声波前置接收的信号通过该自动增益电路，配置成跟随外界 变化的自适应状态的信号，又可以达到信号自动增益的反馈控制系统的控制作用。
【权利要求】
1. 一种多通道气体超声流量计的信号自动增益电路，其特征在于，高精度运算放大器 输出端连接高增益可调节宽带压控放大器输入端；高增益可调节宽带压控放大器的输出端 连接峰值采样保持电路输入端；峰值采样保持电路的输出端连接高速模数A/D转换器的输 入端；高速模数A/D转换器的输出端连接MCU增益电路控制模块的输入端；增益电路控制 模块的输出端连接高速模数D/A转换器的输入端；高速模数D/A转换器的输出端连接电压 调整电路；电压调整电路的输出端连接高增益可调节宽带压控放大器输入端；高增益可调 节宽带压控放大器的输出端连接阻抗匹配输出电路的输入端。
【文档编号】H03G3/20GK203911877SQ201420239784
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】雷战胜, 姜超, 王景帅, 李冰雨 申请人:上海一诺仪表有限公司