超声波热量表用抗低频干扰电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种超声波热量表抗低频干扰装置的改进，具体地说是一种确保超声波热量表不会受到外部低频干扰影响的超声波热量表用抗低频干扰电路。
【背景技术】
[0002]随着国家供热计量改革的推广，超声波热量表以其计量精度高、维护方便、无机械部件、不易损坏等优点得到大面积的推广和应用。为了保证超声波热量表的计量精度和计量的稳定性，必需保证超声波计量数据的准确性和稳定性。由于产品自身的原因和现场环境的因素造成了计量到的一系列数据的不稳定或者不正确。目前对超声波热量表的低频干扰抑制的方法，是在流量采集电路上进行设计，通过对信号的滤波和另外对采集到的数据进行滤波来达到抑制干扰的效果，其通常的方法，包括限幅滤波法、中位值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法、中位值平均滤波法、限幅平均滤波法、一阶滞后滤波法、加权递推平均滤波法、消抖滤波法限幅、消抖滤波法、IIR数字滤波器等。这些方法都是在电路上进行了滤波之后的一些措施，其不足之处在于:不能完全滤除低频干扰，虽然这些方法能滤除一些干扰信号，但是或多或少的一些低频干扰无法得到抑制，为了克服这种不足，目前采取的方法是:尽量减小这些干扰数据，从这些滤波方法中选取比较中和的两种跳水法去最值求平均和滑动滤波平均滤波，对一些随机干扰和周期性干扰存在良好的抑制作用，平滑度高，但是这种方法比较浪费RAM，不适用于脉冲干扰比较严重的场合，然而这种场合又是会出现的，所以，以上所有的方法均不能从根本上解决低频干扰的影响。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种能从根本上解决低频干扰，任何干扰都不会对其造成数据影响的超声波热量表用抗低频干扰电路。
[0004]为了达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是:该超声波热量表用抗低频干扰电路，包括第一换能器、第二换能器和时间测量芯片，其特征在于:所述的时间测量芯片的Firel引脚通过电阻Rl接入第一换能器的正端，第一换能器的负端接地，第一换能器正端同时通过电容C12接入时间测量芯片的Stopl引脚；所述的时间测量芯片的Fire2引脚通过电阻R2接入第二换能器的正端，第二换能器的负端接地，第二换能器的正端同时通过Cll接入时间测量芯片的Stop2引脚；所述的电阻R1、电阻R2、电容Cl 1、电容C12组成抗低频干扰模块。
[0005]本实用新型还通过如下措施实施:所述的电阻Rl、R2的阻值为330欧姆，电容C1UC12 值为 33nfo
[0006]所述的时间测量芯片为山东力创科技有限公司自主设计的时间测量芯片，型号为LC9503，已在专利号为201120041961.9的“微功耗皮秒级时差信号捕捉与测量芯片”中公开报道，故不多述。
[0007]该超声波热量表用抗低频干扰电路的原理是:由于时间测量芯片发送了一定数量的IMHz方波，使第一换能器震动，通过经过管道内的反射，返回来的波形是类似与IMHz的正弦波形，第二换能器能接收到回波信号；对回波信号通过抗低频干扰模块滤波处理，干扰滤除掉后再进入时间测量芯片中，所以进入时间测量芯片的是比较好的正弦波形；时间测量芯片采集滤波处理后的信号得到时间数据，然后进一步经过数据上的处理，得到最终抑制完低频干扰的数据。
[0008]本实用新型的有益效果在于:该超声波热量表用抗低频干扰电路，由于首先从电路上的滤波方式干扰滤除掉，随后又在数据上进行滤波，这样双重保证了最终参数与计算的超声波热量表的数据的正常，不会由于干扰的存在导致数据的不正常变化，能够保证超声波热量表有较强的抗低频干扰能力。减少从其他的设置造成的资源浪费和不稳定性。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的电路原理示意图。
[0010]图2为本实用新型的使用时的顺流波形示意图。
[0011]图3为本实用新型的使用时的逆流波形示意图。
[0012]图中:1、第一换能器；2、第二换能器；3、时间测量芯片；4、抗低频干扰模块。
【具体实施方式】
[0013]参照图1制作本实用新型。该超声波热量表用抗低频干扰电路，包括第一换能器1、第二换能器2和时间测量芯片3，其特征在于:所述的时间测量芯片3的Firel引脚通过电阻Rl接入第一换能器I的正端，第一换能器I的负端接地，第一换能器I正端同时通过电容C12接入时间测量芯片3的Stopl引脚；所述的时间测量芯片3的Fire2引脚通过电阻R2接入第二换能器2的正端，第二换能器2的负端接地，第二换能器2的正端同时通过Cll接入时间测量芯片3的Stop2引脚；所述的电阻R1、电阻R2、电容C11、电容C12组成抗低频干扰模块4。
[0014]作为本实用新型的改进:所述的电阻Rl、R2的阻值为330欧姆，电容Cll、C12值为 33nf。
[0015]所述的时间测量芯片3为山东力创科技有限公司自主设计的时间测量芯片，型号为LC9503，已在专利号为201120041961.9的“微功耗皮秒级时差信号捕捉与测量芯片”中公开报道，故不多述。
[0016]该超声波热量表用抗低频干扰电路的原理是:由于时间测量芯片3发送了一定数量的IMHz方波，使第一换能器I震动，通过经过管道内的反射，返回来的波形是类似与IMHz的正弦波形，第二换能器2能接收到回波信号；对回波信号通过抗低频干扰模块4滤波处理，干扰滤除掉后再进入时间测量芯片3中，所以进入时间测量芯片3的是比较好的正弦波形；时间测量芯片3采集滤波处理后的信号得到时间数据，然后进一步经过数据上的处理，得到最终抑制完低频干扰的数据。
[0017]使用本实用新型时，如图2、图3所示，要首先得到顺流三个时间A、B、C和逆流三个时间Al、B1、Cl。在如图2所示，在对返回的顺流波形进行时间测量时，在发送完方波后通过延时一段时间S us来找到比较好的波形；由于时间测量芯片3是测量从开始或者结束信号到相邻的基准时钟上升沿之间的间隔时间，所以延时时间到一直到找到正向上升沿作为第一采集到的时间A;然后再次测量，延时(S+l)us时间，通过LC9503得到另一个时间B，第三次测量时延时(S+2)us时间，得到第三个时间C ;使用顺流同样的三个延时时间S us、(S+l)us、(S+2)us来测量得到3个时间Al、B1、Cl ;通过计算Ius的时间在寄存器中的值是262144，因为LC9503使用的是4M晶振，所以Ius的值是由16进制数65536经过4倍频得来；通过对采集原理的分析，可知顺流采集到的三个时间后一个时间永远比前一个时间多个Ius的时间，逆流的时间也一样；从结果出发，为保证数据的正确，只要保证后一个时间减去前一个时间等于Ius就行，也就是B-A=262144、C_A=262144、B1_A1=262144、C1-B1=2621244 ;考虑到晶振的误差，设定一个范围，接受在0.8MHz和1.2MHz范围内的波形，表示在这个范围内的频率的波形都是正常的，在这个范围外也就是大于1.2MHz和小于0.SMHz的波形都是干扰波形，属于不正常波形，在计量时不计算这些波形；也就是在满足B-A〈218453 或 B_A>327680 或 C_A〈218453 或 C_A>327680 或 B1_A1〈218453 或 B1_A1>327680或 C1-BK218453 或 C1-BD327680 (1/0.8*262144=327680、1/1.2*262144=218453)任何一个条件，就将这次采集到的数据丢掉；在应用过程中同样可以更改上下限的频率设定值，可以灵活应用。
[0018]具体的说，通过对时间测量芯片3发送的波形对第一换能器I和第二换能器2的震动得到回波信号，回波信号通过抗低频干扰模块4处理后得到滤波处理信号；再将得到的滤波处理信号通过时间测量芯片3内部采集原理的采集得到数据，得知顺流采集到的三个时间A、B、C后一个时间永远比前一个时间多个Ius的时间，逆流的时间Al、B1、Cl也一样；现在从结果出发，为保证数据的正确，只要保证后一个时间减去前一个时间等于Ius 就行，也就是 B-A=262144、C_A=262144、B1_A1=262144、C1_B1=2621244 ;考虑到晶振的误差，设定一个范围，接受在0.8MHz和1.2MHz范围内的波形，表示在这个范围内的频率的波形都是正常的，在这个范围外也就是大于1.2MHz和小于0.SMHz的波形都是干扰波形，属于不正常波形，在计量时不计算这些波形；也就是在满足B-A〈218453或B-A>327680或 C-A〈218453 或 C_A>327680 或 B1-AK218453 或 B1-AD327680 或 C1-BK218453 或C1-BD327680 (1/0.8*262144=327680、1/1.2*262144=218453)任何一个条件，就将这次采集到的数据丢掉。这样能方便、简洁的让超声波热量表达到较高的抗低频干扰的能力，而且减少了硬件上的浪费，成本降低。
【主权项】
1.超声波热量表用抗低频干扰电路，包括第一换能器(1)、第二换能器(2)和时间测量芯片(3)，其特征在于:所述的时间测量芯片(3)的Firel引脚通过电阻Rl接入第一换能器(I)的正端，第一换能器(I)的负端接地，第一换能器(I)正端同时通过电容C12接入时间测量芯片(3)的Stopl引脚；所述的时间测量芯片(3)的Fire2引脚通过电阻R2接入第二换能器(2)的正端，第二换能器(2)的负端接地，第二换能器(2)的正端同时通过Cll接入时间测量芯片(3)的Stop2引脚；所述的电阻R1、电阻R2、电容Cl 1、电容C12组成抗低频干扰模块(4)。
【专利摘要】本实用新型公开了超声波热量表用抗低频干扰电路，包括换能器和时间测量芯片，其特征在于：所述的时间测量芯片的Fire1引脚通过电阻R1接入第一换能器的正端，同时通过电容C12接入时间测量芯片的Stop1引脚；所述的时间测量芯片的Fire2引脚通过电阻R2接入第二换能器的正端，同时通过C11接入时间测量芯片的Stop2引脚；所述的电阻R1、R2和电容C11、C12组成抗低频干扰模块。该抗低频干扰电路，由于先从电路上的滤波方式干扰滤除掉，后又在数据上进行滤波，具有双重保证，不会由于干扰的存在导致数据的不正常变化，能够保证超声波热量表有较强的抗低频干扰能力。减少从其他的设置造成的资源浪费和不稳定性。
【IPC分类】G01K17-00
【公开号】CN204359465
【申请号】CN201420793578
【发明人】李铜, 刘珊珊, 乔东坡, 吕凤花
【申请人】山东力创科技有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月16日