CN104362993A - 一种液体超声波流量计自动增益调节的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液体超声波流量计自动增益调节的控制方法。本控制方法采取记录上一次测得的信号幅值大小,通过比较本次测得信号幅值、上一次测得的信号幅值、信号幅值的低位阈值和信号幅值的高位阈值之间的大小关系,判断调节过程是否达到预期目的,使回波信号的幅值达到最佳,确保测量结果的稳定。采用本控制方法能根据测得的信号幅值,自动地调整需要的信号增益,结合具体的信号放大电路能使回波信号经放大后幅值更加稳定,更有利于后续电路的处理。
Description
技术领域
本发明涉及超声波流量计,特别涉及一种液体超声波流量计自动增益调节的控制方法。
背景技术
液体超声波流量计的回波信号一般需经过滤波、放大、包络检波等信号处理电路,进而通过过电压比较和过零比较确定回波检测点、计算传播时间,根据正逆程时间差,实现流量测量的功能。液体超声波流量计的信号发射幅值一般不大,在几V到十几V;经过介质传播后,信号幅值一般会衰减到十几mV到几十mV,所以必须经过信号的放大处理,才能够稳定可靠地进行后续的检波和比较等信号处理,放大后的信号幅值一般在几百mV到几V。信号放大电路中,如果放大倍数过大,就会引入过大的噪声或者产生回波信号失真现象;如果放大倍数过小,就会使回波检测点的测量不稳定。检测电路中,回波信号强度一般通过幅值检测电路,经过AD采样,测得信号幅值。
一般自动增益调节的控制方法是通过检测回波信号幅值,调整放大倍数至提前设定的阈值范围内即算完成了增益调节。为了防止在两次连续调节后,一次测得幅值比低位阈值小,另一次测得幅值比高位阈值大,由此产生调节过程的震荡情况,因此阈值设定的范围一般都比较大。这种增益调节方法的缺点在于,由于阈值范围大,调节后的信号幅值也会因不同的调整方向等因素而变化较大,这对后续测量的稳定性能会产生影响。
发明内容
鉴于上述现有的技术状况,本发明提供一种液体超声波流量计自动增益调节的控制方法。其原理是记录上一次测得的信号幅值大小,通过比较本次测得幅值、上一次测得的幅值、低位阈值和高位阈值之间的大小关系,判断调节过程是否达到预期目的,使回波信号的幅值达到最佳,确保测量结果的稳定。
本发明采取的技术方案是:一种液体超声波流量计自动增益调节的控制方法,其特征在于,该控制方法是:根据液体超声波流量计电路信号,初始化设定好信号幅值的低位阈值和高位阈值;每次检测信号幅值后,先与低位阈值和高位阈值作比较,如果检测的信号幅值小于低位阈值,则信号增益阶加1,记录本次检测的信号幅值,进行下一次检测信号幅值比较;如果检测的信号幅值大于高位阈值,则信号增益阶减1,记录本次检测的信号幅值,进行下一次检测信号幅值比较;如果测得的信号幅值在低位阈值与高位阈值之间,则将上一次测得的信号幅值与低位阈值作比较,若上一次测得的信号幅值大于低位阈值,则信号增益阶减1,记录本次检测的信号幅值,进行下一次检测信号幅值比较;若上一次测得的信号幅值小于等于低位阈值,则自动增益调节结束。
信号增益阶可以理解为在某一具体信号放大调节电路中,其信号增益阶加1或信号增益阶减1,会使得信号被放大后增加或减少的幅值是最小的。信号增益阶越大,信号放大倍数会越大,信号幅度越大。
本发明产生的有益效果是:能根据测得的信号幅度,自动地调整需要的信号增益,结合具体的信号放大电路能使回波信号经放大后幅值更加稳定,更有利于后续电路的处理。
附图说明
图1为本发明的控制程序流程图;
图2为本发明的液体超声波流量计电路原理框图;
图3为图2中信号放大电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明:
本控制方法初始化中,依据具体液体超声波流量计电路的检测电路和放大电路特性,首先设置电路信号幅值的低位阈值和高位阈值大小。如图2所示,回波信号通过信号放大电路后,一方面经过包络检波电路进行后续信号处理,一部分通过幅值检测电路,经过AD采样,测得信号幅值到中央处理单元。中央处理单元根据本控制方法确定增益调整值,控制信号放大电路的增益,实现液体超声波流量计的增益控制过程。
如图3所示,图中SI表示输入的回波信号,SO表示输出的放大后信号。电容C1和电容C2的作用是去除直流分量,IC1A、IC1B、IC3A和IC3B为模拟开关,控制其引脚KZ1、KZ2、KZ3、KZ4与中央处理器连接,分别通过控制模拟开关的开关状态,由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8组合出16种不同的信号增益阶,用于调整信号增益。其中3.0V为供电电压,1.5V的作用是提供直流分量。
如图1所示,本控制方法的具体步骤如下:
1、检测信号幅值,判断信号幅值是不是小于低位阈值,若是,跳转到步骤2;若不是,跳转到步骤3。
2、将信号增益阶加1,并记录本次幅值,进行下一次检测信号幅值比较,跳转到步骤1。
3、判断检测的信号幅值是不是大于高位阈值,若是,跳转到步骤4;若不是,跳转到步骤5。
4、将信号增益阶减1,并记录本次幅值,进行下一次检测信号幅值比较,跳转到步骤1。
5、判断上一次幅值是不是大于低位阈值,若是,跳转到步骤4;若不是,自动增益调节结束。
根据上述说明,结合本领域技术可实现本发明方案。
Claims (1)
1. 一种液体超声波流量计自动增益调节的控制方法,其特征在于,该控制方法是:根据液体超声波流量计电路信号,初始化设定好信号幅值的低位阈值和高位阈值;每次检测信号幅值后,先与低位阈值和高位阈值作比较,如果检测的信号幅值小于低位阈值,则信号增益阶加1,记录本次检测的信号幅值,进行下一次检测信号幅值比较;如果检测的信号幅值大于高位阈值,则信号增益阶减1,记录本次检测的信号幅值,进行下一次检测信号幅值比较;如果测得的信号幅值在低位阈值与高位阈值之间,则将上一次测得的信号幅值与低位阈值作比较,若上一次测得的信号幅值大于低位阈值,则信号增益阶减1,记录本次检测的信号幅值,进行下一次检测信号幅值比较;若上一次测得的信号幅值小于等于低位阈值,则自动增益调节结束。
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