[发明专利]一种液体超声波流量计自动增益调节的控制方法

说明书

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。