专利名称：基于多阈值比较的超声波信号过零点预测方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波信号过零点检测方法，特别是涉及一种基于多阈值比较的超声波信号过零点预测方法。
背景技术：
在超声波信号检测技术中，阈值检测技术和过零检测技术是其中两大检测技术。 所谓阈值检测(阈值比较)，是指用一个高出零电位许多的电压值作为比较器的触发信号， 当信号的电压值高于此触发信号时，比较器输出置高，否则置低；所谓过零检测(过零比较)，是指用非常接近于零电位的电压值作为比较器的触发信号，当信号的电压值高于此触发信号时，比较器输出置高，否则置低。阈值检测相对于过零检测而言，由于其对比较电压的要求不高，因此对比较器性能的要求也不高，成本较低。但由于超声波接收信号通常存在幅值波动和波型扭曲的现象， 采用阈值检测容易产生较大的误差。而由于超声波在传播过程中频率保持不变的特性，使得其在固定的声程内，在相同环境的同一介质中其过零点始终不变，因此采用过零检测技术较阈值比较技术能获得更高的精度。不过，过零比较技术也存在其固有的弊病——处理信噪比较低信号时精度较差。 在固定的声程内，在相同环境的同一介质中，超声波信号的过零点始终不变的，但由于环境影响，超声波信号线上总会耦合上不规则的噪声干扰，使得直接测量信号的过零点总会受到噪音的干扰，降低测量精度。为了解决过零检测信噪比低的问题，一般有两种方法一种是利用多次测量求平均的方法，简单有效。但测量次数的增加将带来整机功耗的增大，随着对产品低功耗的要求越来越高，此方法已不适用于低功耗超声波产品之中，尤其是不适用于以电池为电源的超声波仪表之中；另一种方法是购买一片高性能的过零比较器和设计一套高性能的滤波电路。此方法已牺牲成本为代价，不适用于低成本的超声波民用产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多阈值比较的超声波信号过零点预测方法，意在用低成本有效解决超声波信号过零检测抗干扰能力差的问题。为实现上述目的，本发明技术实施方案如下I、利用多阈值比较获取曲线拟合所需的样本点横纵坐标参数在原始超声波接收信号进入由多个电压比较器集成的多电压比较器之前，先进行电压偏置处理。通过采用加法电路把原始超声波接收信号的电压幅值抬高一个偏置电压， 使其转变成电压幅值均高于零电位电压的电压偏置超声波接收信号。因此，多阈值比较所需的多个比较电压只需通过分压电阻以电阻分压方式即能产生。根据电压比较器的工作原理，电阻分压产生的比较电压Vi即为样本点的纵坐标值。当参考电压为VMf，N个分压电阻进行电阻分压时，第i个电阻值为Ri的分压电阻处的比较电压Vi通过以下公式计算
权利要求
1.一种基于多阈值比较的超声波信号过零点预测方法，其特征在于该方法的步骤如下步骤I)利用多阈值比较获取曲线拟合所需的样本点横纵坐标参数在原始超声波接收信号进入多电压比较器之前，先进行电压偏置处理，把原始超声波接收信号的电压幅值抬高一个偏置电压，使其转变成电压幅值均高于零电位电压的电压偏置超声波接收信号；因此，多阈值比较所需的多个比较电压只需通过分压电阻以电阻分压方式就能产生；根据电压比较器的工作原理，电阻分压产生的比较电压Vi即为样本点的纵坐标值；当参考电压为VMf，N个分压电阻进行电阻分压时，第i个电阻值为Ri的分压电阻处的比较电压Vi通过以下公式计算
2.根据权利要求I所述的一种基于多阈值比较的超声波信号过零点预测方法，其特征在于所述的多电压比较器由多个电压比较器集成，具有多个电压比较功能，用于对不同的电压值进行比较，以获取样本点的纵坐标值；多电压比较器中集成的电压比较器个数取决于样本点的个数。
3.根据权利要求I所述的一种基于多阈值比较的超声波信号过零点预测方法，其特征在于所述的电压偏置处理，是指通过加法电路将原始超声波接收信号的电压幅值均抬高一个偏置电压的过程。
4.根据权利要求I所述的一种基于多阈值比较的超声波信号过零点预测方法，其特征在于所述的计时单元，是指具有引脚中断功能的单片机计时模块或者是专用的计时芯片。
全文摘要
本发明公开了一种基于多阈值比较的超声波信号过零点预测方法。现有过零检测方法将信号与零电位进行电压比较，直接以测量方式确定信号过零点，存在抗干扰能力差的问题。本发明提出了一种基于多阈值比较的超声波信号过零点预测方法。该发明采用测量与计算相结合的方法，通过多阈值比较以测量方式获取样本点参数，以此进行超声波波形曲线拟合，进而采用拟合所得的曲线方程计算出超声波接收信号的过零点。本发明有效解决了传统过零检测方法抗干扰能力差的问题，提高了超声波信号过零检测的精度与可靠性。此发明适用于各种超声波检测领域，尤其适用于接受波信号信噪比低的气体超声波流量计，能够大大提高其检测精度和抗干扰能力。
文档编号G01R19/175GK102590598SQ201210034029
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者傅新, 毛凯, 胡亮 申请人:浙江大学