氣體超聲波流量計換能器接收信號強度自動增益控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及氣體超聲波流量計領(lǐng)域，尤其涉及一種氣體超聲波流量計換能器接收 信號強度自動增益控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣體超聲波流量計采用時差法測量氣體流速，基本原理是測量超聲波脈沖在順 氣體流動方向和逆氣體流動方向中的時間差來反應(yīng)流速，從而測出流量。圖8所示為超聲 波流量計時差法測流速的示意圖，從第一換能器開始發(fā)送脈沖到第二換能器接收到脈沖信 號的時間為tl，從第二換能器發(fā)送脈沖到第一換能器接收到脈沖信號的時間為t2。tl與 t2之差為Z t，其與管道內(nèi)流體流速關(guān)系如式1所示：
[0003]
【主權(quán)項】
1. 一種氣體超聲波流量計換能器接收信號強度自動增益控制系統(tǒng)，其特征在于：包括 DSP數(shù)據(jù)處理器、FPGA電路、發(fā)射換能器、接收換能器、DA轉(zhuǎn)換器、AD轉(zhuǎn)換器、功率放大電路、 數(shù)字式增益控制電路、存儲器，所述DSP數(shù)據(jù)處理器的第一輸出端與FPGA電路的第一輸入 端連接，所述FPGA電路的第一輸出端與DA轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述DA轉(zhuǎn)換器的輸出端 經(jīng)功率放大電路與發(fā)射換能器的輸入端連接，所述發(fā)射換能器用于發(fā)送超聲脈沖信號給接 收換能器，所述接收換能器的輸出端經(jīng)數(shù)字式增益控制電路與AD轉(zhuǎn)換器輸入端連接，所述 數(shù)字式增益控制電路與DSP數(shù)據(jù)處理器連接，所述AD轉(zhuǎn)換器輸出端與FPGA電路的第二輸 入端連接，所述FPGA電路的第二輸出端與DSP數(shù)據(jù)處理器連接，所述DSP數(shù)據(jù)處理器與存 儲器連接，所述DSP數(shù)據(jù)處理器用于發(fā)送驅(qū)動幅值命令給FPGA，所述FPGA用于根據(jù)DSP的 命令傳輸相應(yīng)強度的正弦波信號給DA轉(zhuǎn)換器，所述DA轉(zhuǎn)換器用于輸出響應(yīng)頻率和幅值的 正弦波信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動發(fā)射換能器發(fā)出超聲脈沖信號，接收換能器用于接收發(fā)射換 能器的超聲脈沖信號，發(fā)生壓電轉(zhuǎn)換，輸出接收信號給數(shù)字式增益控制電路，所述數(shù)字式增 益控制電路用于將接收信號進(jìn)行放大后輸入到AD轉(zhuǎn)換器，所述FPGA用于采樣AD轉(zhuǎn)換器的 AD采樣值并傳輸給DSP，所述DSP用于判斷接收信號的AD采樣值是否符合設(shè)定的閥值，分 別輸出控制信號，控制FPGA增大輸出正弦波驅(qū)動信號的幅值，以及控制數(shù)字式增益控制電 路的放大增益。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體超聲波流量計換能器接收信號強度自動增益控制系統(tǒng)， 其特征在于：所述數(shù)字式增益控制電路包括有源濾波器、數(shù)字式增益控制放大器，數(shù)字式增 益控制電路接收換能器的接收信號經(jīng)過濾波、放大后輸出給AD轉(zhuǎn)換器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體超聲波流量計換能器接收信號強度自動增益控制系統(tǒng)， 其特征在于：所述DSP數(shù)據(jù)處理器采用型號為TMS320F28335的數(shù)據(jù)處理器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體超聲波流量計換能器接收信號強度自動增益控制系統(tǒng)， 其特征在于：所述FPGA電路采用型號為EP4CE10的FPGA芯片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體超聲波流量計換能器接收信號強度自動增益控制系統(tǒng)， 其特征在于：所述DA轉(zhuǎn)換器采用型號為AD轉(zhuǎn)換器9760AR的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體超聲波流量計換能器接收信號強度自動增益控制系統(tǒng)， 其特征在于：所述AD轉(zhuǎn)換器采用型號為AD轉(zhuǎn)換器C12DL040CIVS的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體超聲波流量計換能器接收信號強度自動增益控制系統(tǒng)， 其特征在于：所述功率放大電路包括運放（U24)、電流放大器（U25)以及若干電阻、電容，所 述運放（U24)的同相輸入端與第76個電阻（R76)的一端連接，第76個電阻（R76)的另一端 分別與第77個電阻（R77)的一端、第85個電容（C85)的一端連接，第77個電阻（R77)的另 一端接地，第85個電容（C85)的另一端分別與DA轉(zhuǎn)換器的輸出端、第74個電阻（R74)的 一端、第84個電容（C84)的一端連接，第74個電阻（R74)的另一端、第84個電容（C84)的 另一端均接地，所述運放（U24)的反相輸入端分別與第75個電阻（R75)的一端、第78個電 阻（R78)的一端連接，第75個電阻（R75)的另一端接地，第78個電阻（R78)的另一端與運 放（U24)的輸出端連接，運放（U24)的輸出端經(jīng)第79個電阻（R79)與電流放大器（U25)的 輸入端連接，電流放大器（U25)的輸出端與發(fā)射換能器連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體超聲波流量計換能器接收信號強度自動增益控制系統(tǒng)， 其特征在于：所述存儲器為EE存儲器，所述EE存儲器的型號為FM25L04。
【專利摘要】一種氣體超聲波流量計換能器接收信號強度自動增益控制系統(tǒng)，包括DSP、FPGA、發(fā)射換能器、接收換能器、DA轉(zhuǎn)換器、AD轉(zhuǎn)換器、功率放大電路、數(shù)字式增益控制電路，DSP的第一輸出端與FPGA的第一輸入端連接，F(xiàn)PGA的第一輸出端與DA轉(zhuǎn)換器輸入端連接，DA轉(zhuǎn)換器的輸出端經(jīng)功率放大電路與發(fā)射換能器輸入端連接，所述發(fā)射換能器用于發(fā)送超聲脈沖信號給接收換能器，接收換能器的輸出端經(jīng)數(shù)字式增益控制電路與AD轉(zhuǎn)換器輸入端連接，數(shù)字式增益控制電路與DSP連接，AD轉(zhuǎn)換器輸出端與FPGA的第二輸入端連接， FPGA的第二輸出端與DSP連接，所述DSP與存儲器連接。本方法提高了測量的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G01F1-66
【公開號】CN204359370
【申請?zhí)枴緾N201420822340
【發(fā)明人】趙俊奎, 張宇, 王波
【申請人】重慶川儀自動化股份有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月23日