一种气体超声流量计阶梯式增益调整电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于流量测量技术领域，尤其涉及一种气体超声流量计阶梯式增益调整电路，包括数字电位器U8和数字电位器U45、运放U14、电容C36、电电阻R43、阻R67、电阻R229、电阻R3、电阻R4、3.3V直流电源。本实用新型的有益效果是：将基本运算放大器电路的反馈电阻由一个阻值固定的电阻改为两个256位阻值可调的数字电位器，并通过需将5K和100K两个阻值相差较大的两个电阻组合使用，实现了高效率电路增益调整，提高了测量精度。
【专利说明】
-种气体超声流量计阶梯式増益调整电路
技术领域
[0001] 本实用新型属于流量测量技术领域，尤其设及一种气体超声流量计阶梯式增益调 整电路。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济的迅速发展，为了满足气体流量测量准确度不断提高的要求，气体 超声波流量计被广泛应用于气体流量的检测中。超声波流量计应用最广泛的为时差法，时 差法是通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播时间之差来计算气体流速的。
[0003] 气体超声波流量计需要对采集到的信号进行放大。但是受到传感器差异等其他客 观条件制约，采集到的超声波信号也存在差异。而现有气体超声波流量计信号处理电路多 应用固定增益电路，导致采集到的幅值大小不同信号得不到合适的处理，运样就导致了流 量计测量不准确，精度不高的问题。
[0004] 例如，在四声道超声波流量计测量中，由于各个声道长度不同和测量时气体流速 的变化，导致每次测量时传感器接收信号幅值大小也不同，故需要自动增益控制对接收信 号的大小进行调节，W满足精度要求。 【实用新型内容】
[0005] 为了解决因为传感器差异、声道长度差异，气体流速变化等不可控因素造成的测 量不准确、精度不高的技术问题，本实用新型提供一种气体超声流量计阶梯式增益调整电 路，利用阶梯式增益调整电路对超声信号进行处理，可W大幅度提高流量计测量精度。
[0006] -种气体超声流量计阶梯式增益调整电路，其特征在于包括数字电位器U8和数字 电位器U45、运放U14、电容C36、电电阻R43、阻R67、电阻R229、电阻R3、电阻R4、3.3V直流电 源，信号1脚串联电阻R67连接运放U14的2脚，信号2脚一端经过电容C36接地，一端连接运放 U14的3脚，运放U14的8脚、4脚分别连接3.3V直流电源和地，运放U14的1脚输出放大处理后 的信号;运放U14的2脚串联电阻R229与数字电位器U45的7脚连接，运放U14的1脚、8脚同时 串联电阻R43与数字电位器U8的7脚连接;3.3V直流电源直接与数字电位器U45的2脚连接， 同时分别串联电阻R3、电阻R4与数字电位器U45的5脚、4脚连接，数字电位器U45的4脚、5脚 还分别与MCU连接，数字电位器U45的3脚、6脚同时接地;数字电位器U8的1脚、8脚同时与运 放U14的1脚连接，数字电位器U8的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚连接结构与数字电位器U45的2脚、 3脚、4脚、5脚、6脚连接结构相问。
[0007] 3.3V直流电源直接与数字电位器U8的2脚连接，同时分别串联电阻R3、电阻R4与数 字电位器U8的5脚、4脚连接，数字电位器U8的4脚、5脚还分别与MCU连接，数字电位器U8的3 脚、6脚同时接地。
[000引本实用新型的有益效果是:应用基本运算放大器电路将其中的反馈电阻由一个阻 值固定的电阻改为两个256位阻值可调的数字电位器，并通过需将5K和100K两个阻值相差 较大的两个电阻组合使用，实现了高效率电路增益调整，相较于原本反馈电阻值固定的反 向放大电路，阶梯式增益调整电路可w处理的信号范围更大，效率更高，更稳定;可w大幅 度提高流量计测量精度。而且本实用新型测量方法简单，实用性强，成本低适用于更多气体 流速变化大的工业现场。
【附图说明】
[0009] 图1为现有技术固定增益式调整电路原理图；
[0010] 图2为本实用新型的阶梯式增益调整电路原理图。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图对实用新型的一种【具体实施方式】做出说明。
[0012] 如图2所示，本实用新型提供一种气体超声流量计阶梯式增益调整电路，信号1脚 串联电阻R67连接运放U14的2脚，信号2脚一端经过电容C36接地，一端连接运放U14的3脚， 运放U14的8脚、4脚分别连接3.3V直流电源和地，运放U14的1脚输出放大处理后的信号。 [OOU] 运放U14的2脚串联电阻R229连接到数字电位器U45的7脚，运放U14的1脚、8脚同时 串联电阻R43连接到数字电位器U8的7脚，数字电位器U8的1脚、8脚连接到运放U14的1脚，其 他管脚即管脚2、3、4、5、6的连接同数字电位器U45。3.3V直流电源直接与数字电位器U45的2 脚连接，同时分别串联电阻R3、电阻R4连接到数字电位器U45的5脚、4脚。数字电位器U45的4 脚、5脚还分别与MCU的相应管脚连接，给数字电位器U45传送指令W调节数字电位器U45输 出阻值，数字电位器U45的3脚、6脚同时接地。
[0014] 具体地说:数字电位器U8的管脚2、3、4、5、6的连接为:3.3V直流电源直接与数字电 位器U8的2脚连接，同时分别串联电阻R3、电阻R4与数字电位器U8的5脚、4脚连接，数字电位 器U8的4脚、5脚还分别与MCU相应管脚连接，数字电位器U8的3脚、6脚同时接地。
[0015] 本实用新型采用阶梯式增益调整电路，是应用基本运算放大器电路将其中的反馈 电阻由一个阻值固定的电阻改为两个256位阻值可调的数字电位器，因为数字电位器阻值 不是连续变化的，所W需要用5K和100K两个阻值相差较大的两个电阻组合使用，实现高效 率电路增益调整。
[0016] MOJ将采集到的输入信号的幅值大小的数据发送给数字电位器，数字电位器根据 接收到的数据调整输出阻值的大小，W便将输入信号放大到系统需要的幅值。若MCU检测到 输入信号幅值较大，则调整额定阻值较小数字电位器即5K，使信号幅值更接近额定值。若 MCU检测到输入信号幅值较小，则调节阻值较大的数字电位器即100K。
[0017] 现有技术的固定增益式调整电路原理图如图1所示，信号延1、2两脚输入，1脚经过 电阻R5分别连接放大器2脚和电阻R1，电阻R1另一端连接电阻R2，电阻R2另一端连接放大器 输出端即1脚;信号输入2脚分别连接放大器3脚和电容C1，电容C1另一端及放大器4脚共地， 放大器8脚连接24V直流电压。该放大电路增益为： 「 Π * R1 + R2
[001 引 A 二-- R5
[0019] 本实用新型将R1、R2分别替换成5K和100K数字电位器，则数字电位器阻值调整为：
[0020] R'…(D)二 Dx^- + 2xR" ' 256
[002。 r? :为输出电阻
[0022] Rab:为额定电阻
[0023] Rw:接触电阻
[0024] D:二进制编码
[0025] 相较于原本反馈电阻值固定的反向放大电路，本实用新型的阶梯式增益调整电路 可W处理的信号范围更大，效率更高，更稳定;可W大幅度提高流量计测量精度。
[0026] W上对本实用新型的实例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实 施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等 变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1. 一种气体超声流量计阶梯式增益调整电路，其特征在于包括数字电位器U8和数字电 位器U45、运放U14、电容C36、电电阻R43、阻R67、电阻R229、电阻R3、电阻R4、3.3V直流电源， 信号1脚串联电阻R67连接运放U14的2脚，信号2脚一端经过电容C36接地，一端连接运放U14 的3脚，运放U14的8脚、4脚分别连接3.3 V直流电源和地，运放U14的1脚输出放大处理后的信 号;运放U14的2脚串联电阻R229与数字电位器U45的7脚连接，运放U14的1脚、8脚同时串联 电阻R43与数字电位器U8的7脚连接;3.3V直流电源直接与数字电位器U45的2脚连接，同时 分别串联电阻R3、电阻R4与数字电位器U45的5脚、4脚连接，数字电位器U45的4脚、5脚还分 另IJ与Μ⑶连接，数字电位器U45的3脚、6脚同时接地;数字电位器U8的1脚、8脚同时与运放U14 的1脚连接，数字电位器U8的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚连接结构与数字电位器U45的2脚、3脚、4 脚、5脚、6脚连接结构相同。2. 根据权利要求1所述气体超声流量计阶梯式增益调整电路，其特征在于3.3V直流电 源直接与数字电位器U8的2脚连接，同时分别串联电阻R3、电阻R4与数字电位器U8的5脚、4 脚连接，数字电位器U8的4脚、5脚还分别与MCU连接，数字电位器U8的3脚、6脚同时接地。
【文档编号】G01F1/66GK205449176SQ201521097904
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月24日
【发明人】蒲诚, 李长奇
【申请人】天津市迅尔电子信息技术有限公司