快速稳定的超声波信号自动增益控制装置及其控制方法
【专利摘要】快速稳定的超声波信号自动增益控制装置及其控制方法。本发明涉及一种本发明涉及快速稳定的超声波信号自动增益控制装置。其技术方案是：包括单片机、超声波驱动电路、超声波探头、顺逆流切换电路、自动增益电路、自动增益控制电路、二级放大电路、比较电路、信号强度检测电路和电平扫描比较电路，自动增益电路的输出端与二级放大电路的输入端连接，二级放大电路的输出端与电平扫描比较电路的输入端连接，二级放大电路的输出端还通过比较电路与信号强度检测电路的输入端连接，信号强度检测电路的输出端与单片机连接，电平扫描比较电路的输出端与信号强度检测电路的输入端端连接，电平扫描比较电路的控制端与单片机电连接。本发明通过双闭环控制回路的方式来实现快速捕捉信号幅值。
【专利说明】快速稳定的超声波信号自动增益控制装置及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于流体信号检测装置，特别涉及一种快速稳定的超声波信号自动增益控 制装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 时差法超声波流量计是一种无运动部件的流量测量仪表（参见附图1)，其在流通 通道未设置任何阻碍件，无压力损失；可做非接触式测量；可测量非导电性液体，对无阻挠 测量的电磁流量计是一种补充；除带测量管段式外，一般不需要作实流校验；特别在大口 径流量测量方面有较突出的优点，近年来它是发展迅速的一类流量计之一。超声波在流动 的流体中传播时就载上流体流速的信息，因此通过计算顺逆流发射的超声波信号的传播时 间就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。流速计算公式为：
[0003]
【权利要求】
1. 一种快速稳定的超声波信号自动增益控制装置，由电源供电，其特征在于：包括单 片机、超声波驱动电路、超声波探头、顺逆流切换电路、自动增益电路、自动增益控制电路、 二级放大电路、比较电路、信号强度检测电路和电平扫描比较电路，所述的单片机分别通过 超声波驱动电路与超声波探头的控制端电连接，所述超声波探头的输出端通过顺逆流切换 电路与自动增益电路输入端连接，单片机还通过自动增益控制电路与所述自动增益电路的 控制端电连接，自动增益电路的输出端与二级放大电路的输入端连接，二级放大电路的输 出端与电平扫描比较电路的输入端连接，二级放大电路的输出端还通过比较电路与信号强 度检测电路的输入端连接，信号强度检测电路的输出端与单片机连接，电平扫描比较电路 的输出端与信号强度检测电路的输入端端连接，电平扫描比较电路的控制端与单片机电连 接。
2. 根据权利要求1所述的快速稳定的超声波信号自动增益控制装置，其特征在于：所 述比较电路为4线比较电路。
3. 根据权利要求2所述的快速稳定的超声波信号自动增益控制装置，其特征在于：所 述电平扫描比较电路为DAC电平扫描比较电路。
4. 一种快速稳定的超声波信号自动增益控制方法，适用于如权利要求3所述的快速稳 定的超声波信号自动增益控制装置，其特征在于： 步骤一：设定并读取预订电压值、第一电压值、第二电压值、第三电压值和第四电压值， 所述第一电压值、第二电压值、第三电压值和第四电压值依次等值增大，第一电压值、第二 电压值、第三电压值和第四电压值由4线比较电路确定，预订电压值大于第二电压值且小 于第三电压值； 步骤二：根据顺逆流情况调整顺逆流切换电路； 步骤三：对信号幅值进行初步判定和粗调，得知其信号幅值大于第四电压值时，则对增 益值进行大幅度下调，得知其信号幅值介于第三电压值和第四电压值之间时，则对增益值 进行小幅度下调，得知其信号幅值介于第一电压值和第二电压值之间时，则对增益值进行 小幅度上调，得知其信号幅值介于小于第一电压值时，则对增益值进行大幅度上调，得知其 信号幅值介于第二电压值和第三电压值之间时，则利用DAC扫描比较电路对信号幅值进行 细调； 步骤四：DAC比较电压根据第二电压值和第三电压值确定的范围，以细微幅值在预定 电压值上下变化，然后根据比较结果微调增益值，通过步步逼近法使信号幅值接近预定电 压值，所述细微幅值为人工设定值。
5. 根据权利要求4所述的快速稳定的超声波信号自动增益控制方法，其特征在于：所 述步骤四中的比较电压以梯度动态循环方式进行调整，比较电压在预定幅值范围附近进行 细调，每一次信号采集到之后都会与其中一档电压进行比较。
【文档编号】H03G3/30GK104320097SQ201410456462
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】赵子锋, 孙向东, 何望星, 张涛, 宋健, 杨彬迅 申请人:浙江迪元仪表有限公司