用于电波流速测量仪的信号放大电路的制作方法

文档序号:12532744阅读:279来源:国知局

本实用新型涉及电子电路领域,具体而言,涉及一种用于电波流速测量仪的信号放大电路。



背景技术:

流速仪是一种专为水文监测、江河流量监测、农业灌溉、市政给排水、工业污水等行业明渠流速测量的测量仪表。常见有机械、电测和超声三种类型。机械型以转子式为主,有旋桨式和旋杯式流速仪;电测型有电磁式流速仪;超声型有时差法和多普勒法流速仪。但上述三种类型的仪器都要同水流直接接触,因此在特大洪水时,测流工作极为困难,以至经常测不到较高流速数据,甚至还会危及人身安全,有时只好藉助投放浮标来近似地测量河段表面流速;而电波测量流速则在一定程度上能克服上述弊病,因此非接触式的电波流速仪就开始被广泛开发出来。

然而,电波流速仪在工作时,由于内部其他电路同时工作时会有直流偏置信号输出,该直流偏置信号会和雷达波反射信号混合在一起。常规的电波流速仪在对采集的雷达波反射信号中提取交流信号时一般是通过软件算法去掉直流成分,提取出交流信号。但这种方法的缺点是无法识别出微小的交流信号,使得雷达天线的探测距离非常有限,不能探测较远距离的水体或液体流速。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种用于电波流速测量仪的信号放大电 路,以改善上述的问题。

本实用新型提供一种用于电波流速测量仪的信号放大电路,其包括:

第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、第五电容器、第六电容器、第七电容器和第八电容器,其中:

第一输入信号输入到第一电容器的第一端,该第一电容器的第二端连接第一电阻的第一端,该第一电阻的第二端分别连接第十电阻的第一端、第三电容器的第一端、第五电阻的第一端和第一运算放大器的反相输入端,该第十电阻的第二端连接第七电容器的第一端,该第一运算放大器的输出端分别连接第七电容器的第二端、第三电容器的第二端、第五电阻的第二端和第七电阻的第一端,第七电阻的第二端连接第五电容器的第一端并且向下一级提供第一输出信号,第五电容器的第二端接地;

第二输入信号输入到第二电容器的第一端,该第二电容器的第二端连接第三电阻的第一端,该第三电阻的第二端分别连接第十一电阻的第一端、第四电容器的第一端、第六电阻的第一端和第二运算放大器的反相输入端,该第十一电阻的第二端连接第八电容器的第一端,该第二运算放大器的输出端分别连接第八电容器的第二端、第四电容器的第二端、第六电阻的第二端和第八电阻的第一端,第八电阻的第二端连接第六电容器的第一端并且向下一级提供第二输出信号,第六电容器的第二端接地;

第三输入信号输入到第九电阻的第一端,第九电阻的第二端连接第三运算放大器的同相输入端,该第三运算放大器的输出端分别连接第三运算放大器的反相输入端、第二电阻的第一端和第四电阻的第一端,该第二电阻的第二端连接第一运算放大器的同相输入端,该第四电阻的第二端连接第二运算放大器的同相输入端;

第一电阻的阻值与第三电阻的阻值相等,第二电阻的阻值与第四电阻的阻值相等,第五电阻的阻值与第六电阻的阻值相等,第七电阻的阻值与第八电阻的阻值相等,第十电阻的阻值与第十一电阻的阻值相等,第一电容器的电容值与第二电容器的电容值相等,第三电容器的电容值与第四电容器的电容值相等,第五电容器的电容值与第六电容器的电容值相等,第七电容器的电容值与第八电容器的电容值相等,第一运算放大器与第二运算放大器相同。

其中,第一输入信号和第二输入信号是大小相等且相位相差90°的交流正弦信号,第三输入信号是参考信号。

其中,所述参考信号的大小是可自动调节的。

有益效果

本实用新型的用于电波流速测量仪的信号放大电路通过隔直流电路隔离混入的直流偏置信号,通过滤波电路在所需要的频段内提取出交流信号,然后进行放大,可以实现对混有直流偏置信号的弱小交流信号的提取和放大,这样可以识别出微小的交流信号,使得雷达天线的探测距离扩大,可以探测较远距离的水体或液体流速。

附图说明

图1是本实用新型的用于电波流速测量仪的信号放大电路的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图和具体实施例,对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1是本实用新型的用于电波流速测量仪的信号放大电路的原理图。如图1所示,该信号放大电路包括:

第一运算放大器A1、第二运算放大器A2、第三运算放大器A3、第一 电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电容器C4、第五电容器C5、第六电容器C6、第七电容器C7和第八电容器C8,其中:

第一输入信号Vin_I输入到第一电容器C1的第一端,该第一电容器C1的第二端连接第一电阻R1的第一端,该第一电阻R1的第二端分别连接第十电阻R10的第一端、第三电容器C3的第一端、第五电阻R5的第一端和第一运算放大器A1的反相输入端,该第十电阻R10的第二端连接第七电容器C7的第一端,该第一运算放大器A1的输出端分别连接第七电容器C7的第二端、第三电容器C3的第二端、第五电阻R5的第二端和第七电阻R7的第一端,第七电阻R7的第二端连接第五电容器C5的第一端并且向下一级提供第一输出信号Vo_I,第五电容器C5的第二端接地;

第二输入信号Vin_Q输入到第二电容器C2的第一端,该第二电容器C2的第二端连接第三电阻R3的第一端,该第三电阻R3的第二端分别连接第十一电阻R11的第一端、第四电容器C4的第一端、第六电阻R6的第一端和第二运算放大器A2的反相输入端,该第十一电阻R11的第二端连接第八电容器C8的第一端,该第二运算放大器A2的输出端分别连接第八电容器C8的第二端、第四电容器C4的第二端、第六电阻R6的第二端和第八电阻R8的第一端,第八电阻R8的第二端连接第六电容器C6的第一端并且向下一级提供第二输出信号Vo_Q,第六电容器C6的第二端接地;

第三输入信号Vref输入到第九电阻R9的第一端,第九电阻R9的第二端连接第三运算放大器A3的同相输入端,该第三运算放大器A3的输出端分别连接第三运算放大器A3的反相输入端、第二电阻R2的第一端和第四电阻R4的第一端,该第二电阻R2的第二端连接第一运算放大器A1的同相输入端,该第四电阻R4的第二端连接第二运算放大器A2的同相输入端。

当电波流速测量仪工作时,通过雷达探头上的传感器采集输出的信号是大小相等且相位相差90°的交流正弦信号,而本实用新型所提及的第一输入信号和第二输入信号实际上就是传感器采集输出的信号,所以所述第一输入信号和所述第二输入信号是大小相等且相位相差90°的交流正弦信号,而所述第三输入信号是参考信号,其由参考电路提供。该参考信号可以采用直流稳定电压信号,参考电路可以根据系统要求自动提供大小可调的参考信号,以此电压来决定输出电压的直流偏置,并由控制电路根据测量到的信号大小,进行调整;通过此种方法,再配合后端的采样电路参考电压变化,就可以实现宽范围的信号放大识别。

另外,为了保证输入的交流信号经过本实用新型的信号放大电路后只是幅值变大而相位不变,因此需要第一电阻的阻值与第三电阻的阻值相等,第二电阻的阻值与第四电阻的阻值相等,第五电阻的阻值与第六电阻的阻值相等,第七电阻的阻值与第八电阻的阻值相等,第十电阻的阻值与第十一电阻的阻值相等,第一电容器的电容值与第二电容器的电容值相等,第三电容器的电容值与第四电容器的电容值相等,第五电容器的电容值与第六电容器的电容值相等,第七电容器的电容值与第八电容器的电容值相等,第一运算放大器与第二运算放大器相同。

在工作中,第一电容器C1和第一电阻R1构成第一高通滤波电路,第二电容器C2和第三电阻R3构成第二高通滤波电路;第三电容器C3、第七电容器C7、第五电阻R5和第十电阻R10构成第一低通滤波电路,第四电容器C4、第八电容器C8、第六电阻R6和第十一电阻R11构成第二低通滤波电路;而第五电容器C5和第六电容器C6的作用是滤除噪声。这样根据实践需要设计相应的电容值和电阻值,和选择合适的运算放大器,可以让所需要频段内交流信号通过和放大。

本实用新型的用于电波流速测量仪的信号放大电路通过隔直流电路隔离混入的直流偏置信号,通过滤波电路在所需要的频段内提取出交流信号, 然后进行放大,可以实现对混有直流偏置信号的弱小交流信号的提取和放大,这样可以识别出微小的交流信号,使得雷达天线的探测距离扩大,可以探测较远距离的水体或液体流速。

以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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