[发明专利]一种高精度四声道气体超声波流量变送器

摘要

一种高精度四声道气体超声波流量变送器，由发射/接收信号通道切换电路、两路驱动信号生成和放大电路、两路回波信号调理与采集电路、FPGA最小系统、DSP最小系统、人机接口、串口通讯、电源管理模块以及FPGA软件和DSP软件组成，采用同时激励两路换能器和同时接收两路回波信号的双发双收模式、采用八路换能器激励与八路回波信号数字信号处理相分离模式。

主权项

一种高精度四声道气体超声波流量变送器，由两路驱动信号生成与放大电路、两路回波信号调理与采集电路、DSP(数字信号处理器)最小系统、FPGA(现场可编程门阵列)最小系统、发射/接收信号通道切换电路、电源管理模块、人机接口和串口通讯模块以及FGPA软件和DSP软件组成；其特征在于：所述驱动信号生成与放大电路由高速DAC(数模转换器)转换电路、驱动信号电压放大电路、功率放大电路和变压器放大电路组成；所述回波信号调理与采集电路由电压放大电路、带通滤波电路、自增益放大电路、单端转差分电路和高速ADC(模数转换器)转换电路组成；所述发射/接收信号通道切换电路由驱动信号选通电路和回波信号选通电路组成；所述DSP最小系统由DSP芯片TMS320F28335、时钟电路、外部看门狗和FRAM(铁电存储器)组成；所述FPGA最小系统由FPGA芯片EP4CE10E22C8N、FPGA芯片串行配置器电路FLASHEPCS4、FPGA芯片复位电路和时钟电路组成；所述FPGA芯片用于暂存回波信号调理与采集电路传送来的转换码值，当延迟时间到达后，传输至DSP芯片；所述DSP芯片为主控芯片，负责数字信号处理以及人机交互、串口通讯，并且与FPGA配合完成整个系统的时序控制；DSP芯片采用零相位滤波消除信号中混杂的噪声，采用跟踪回波信号最大峰值的可变阈值过零检测方法，提取特征波，计算超声回波的传播时间，进而获得气体流量。