气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及气体超声波流量计领域，尤其涉及一种气体超声波流量计换能器接收 信号强度自动增益控制系统。
【背景技术】
[0002] 气体超声波流量计采用时差法测量气体流速，基本原理是测量超声波脉冲在顺 气体流动方向和逆气体流动方向中的时间差来反应流速，从而测出流量。图8所示为超声 波流量计时差法测流速的示意图，从第一换能器开始发送脉冲到第二换能器接收到脉冲信 号的时间为tl，从第二换能器发送脉冲到第一换能器接收到脉冲信号的时间为t2。tl与 t2之差为Z t，其与管道内流体流速关系如式1所示：
[0003]
【主权项】
1. 一种气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制系统，其特征在于：包括 DSP数据处理器、FPGA电路、发射换能器、接收换能器、DA转换器、AD转换器、功率放大电路、 数字式增益控制电路、存储器，所述DSP数据处理器的第一输出端与FPGA电路的第一输入 端连接，所述FPGA电路的第一输出端与DA转换器的输入端连接，所述DA转换器的输出端 经功率放大电路与发射换能器的输入端连接，所述发射换能器用于发送超声脉冲信号给接 收换能器，所述接收换能器的输出端经数字式增益控制电路与AD转换器输入端连接，所述 数字式增益控制电路与DSP数据处理器连接，所述AD转换器输出端与FPGA电路的第二输 入端连接，所述FPGA电路的第二输出端与DSP数据处理器连接，所述DSP数据处理器与存 储器连接，所述DSP数据处理器用于发送驱动幅值命令给FPGA，所述FPGA用于根据DSP的 命令传输相应强度的正弦波信号给DA转换器，所述DA转换器用于输出响应频率和幅值的 正弦波信号经功率放大后驱动发射换能器发出超声脉冲信号，接收换能器用于接收发射换 能器的超声脉冲信号，发生压电转换，输出接收信号给数字式增益控制电路，所述数字式增 益控制电路用于将接收信号进行放大后输入到AD转换器，所述FPGA用于采样AD转换器的 AD采样值并传输给DSP，所述DSP用于判断接收信号的AD采样值是否符合设定的阀值，分 别输出控制信号，控制FPGA增大输出正弦波驱动信号的幅值，以及控制数字式增益控制电 路的放大增益。
2. 根据权利要求1所述的气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制系统， 其特征在于：所述数字式增益控制电路包括有源滤波器、数字式增益控制放大器，数字式增 益控制电路接收换能器的接收信号经过滤波、放大后输出给AD转换器。
3. 根据权利要求1所述的气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制系统， 其特征在于：所述DSP数据处理器采用型号为TMS320F28335的数据处理器。
4. 根据权利要求1所述的气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制系统， 其特征在于：所述FPGA电路采用型号为EP4CE10的FPGA芯片。
5. 根据权利要求1所述的气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制系统， 其特征在于：所述DA转换器采用型号为AD转换器9760AR的数模转换器。
6. 根据权利要求1所述的气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制系统， 其特征在于：所述AD转换器采用型号为AD转换器C12DL040CIVS的模数转换器。
7. 根据权利要求1所述的气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制系统， 其特征在于：所述功率放大电路包括运放（U24)、电流放大器（U25)以及若干电阻、电容，所 述运放（U24)的同相输入端与第76个电阻（R76)的一端连接，第76个电阻（R76)的另一端 分别与第77个电阻（R77)的一端、第85个电容（C85)的一端连接，第77个电阻（R77)的另 一端接地，第85个电容（C85)的另一端分别与DA转换器的输出端、第74个电阻（R74)的 一端、第84个电容（C84)的一端连接，第74个电阻（R74)的另一端、第84个电容（C84)的 另一端均接地，所述运放（U24)的反相输入端分别与第75个电阻（R75)的一端、第78个电 阻（R78)的一端连接，第75个电阻（R75)的另一端接地，第78个电阻（R78)的另一端与运 放（U24)的输出端连接，运放（U24)的输出端经第79个电阻（R79)与电流放大器（U25)的 输入端连接，电流放大器（U25)的输出端与发射换能器连接。
8. 根据权利要求1所述的气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制系统， 其特征在于：所述存储器为EE存储器，所述EE存储器的型号为FM25L04。
【专利摘要】一种气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制系统，包括DSP、FPGA、发射换能器、接收换能器、DA转换器、AD转换器、功率放大电路、数字式增益控制电路，DSP的第一输出端与FPGA的第一输入端连接，FPGA的第一输出端与DA转换器输入端连接，DA转换器的输出端经功率放大电路与发射换能器输入端连接，所述发射换能器用于发送超声脉冲信号给接收换能器，接收换能器的输出端经数字式增益控制电路与AD转换器输入端连接，数字式增益控制电路与DSP连接，AD转换器输出端与FPGA的第二输入端连接， FPGA的第二输出端与DSP连接，所述DSP与存储器连接。本方法提高了测量的准确性。
【IPC分类】G01F1-66
【公开号】CN204359370
【申请号】CN201420822340
【发明人】赵俊奎, 张宇, 王波
【申请人】重庆川仪自动化股份有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月23日