[发明专利]快速稳定的超声波信号自动增益控制方法

说明书

技术领域

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方法。

背景技术

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：

其中v为流速，D为管道内径，T顺和T逆分别为超声波顺逆流传播时间，θ为传播路径与流体流向的夹角。在信号检测过程中，由于不同口径、不同安装方法情况下超声波有不同程度的衰减，原始信号幅值可能在几个毫伏到五六百毫伏之间变化，因此固定增益电路是无法满足测量要求的。目前业内普遍采用自动增益AGC电路加固定增益电路来对信号进行放大，而自动增益的实现需要对信号的当前幅值进行判断，然后根据幅值情况决定增益值。幅值判断的方法通常是使用一个数模电压转换DAC来产生不同的电压值Vrefx，以此电压值作为比较基准与放大后的信号进行幅值比较，Vrefx在一定电压范围内循环变化，通过这种扫描式的比较方法来检测信号幅值。采用上述方法用来调整信号强度时，能够比较完整的在整个输出幅值范围内对信号进行跟踪，扫描电压可自定义细分，但存在一定的问题：由于单次扫描只有一个电平值，仅凭这一个比较结果无法判断信号幅值的范围，需要多次改变比较电压来进行检测，而每次改变都要一个测量周期，要确定幅值范围所需要的周期数较多，并且每次调整自动增益后，信号幅值发生变化，需要再次确定幅值范围，影响了增益稳定的时间。

申请号为CN200620014473.8，公开日为2007年9月5日的一种信号增益放大系统，主要包括：信号采集单元，该信号增益放大系统还包括信号放大及增益调整单元，所述信号放大及增益调整单元主要包括可调增益电阻组，放大器，该可调增益电阻组的两端与放大器的两增益调整引脚电连接；其中，信号放大及增益调整单元与信号采集单元电连，信号采集单元将直接采集到的信号输入到信号放大及增益调整单元中，信号放大及增益调整单元将信号增益后输出到负载中；此技术方案应用在流体信号检测中的话，在信号检测过程中，由于不同口径、不同安装方法情况下超声波有不同程度的衰减，原始信号幅值可能在几个毫伏到五六百毫伏之间变化，因此固定增益电路是无法满足测量要求的。目前业内普遍采用自动增益AGC电路加固定增益电路来对信号进行放大，而自动增益的实现需要对信号的当前幅值进行判断，然后根据幅值情况决定增益值。幅值判断的方法通常是使用一个数模电压转换DAC来产生不同的电压值Vrefx，以此电压值作为比较基准与放大后的信号进行幅值比较，Vrefx在一定电压范围内循环变化，通过这种扫描式的比较方法来检测信号幅值。采用上述方法用来调整信号强度时，能够比较完整的在整个输出幅值范围内对信号进行跟踪，扫描电压可自定义细分，但存在一定的问题：由于单次扫描只有一个电平值，仅凭这一个比较结果无法判断信号幅值的范围，需要多次改变比较电压来进行检测，而每次改变都要一个测量周期，要确定幅值范围所需要的周期数较多，并且每次调整自动增益后，信号幅值发生变化，需要再次确定幅值范围，影响了增益稳定的时间。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术都存在需要多次改变比较电压来进行检测，而每次改变都要一个测量周期，要确定幅值范围所需要的周期数较多，并且每次调整自动增益后，信号幅值发生变化，需要再次确定幅值范围，影响了增益稳定时间的问题，提供一种在现有技术基础上，来实现快速捕捉信号幅值，既快且准的进行自动增益调节的快速稳定的超声波信号自动增益控制装置及其控制方法。