[发明专利]超声流量计

权利要求书

1.一种超声流量计，包括测量管道和至少一对超声换能器，其特征在于，还包括超声流量计变送器，其中，

所述至少一对超声换能器，安装于所述测量管道的管壁上，并与所述超声流量计变送器连接，用于发射超声波信号和接收超声回波信号，并将所述超声回波信号转换成回波电信号传输至所述超声流量计变送器；

所述超声流量计变送器包括：程控放大及自动增益控制模块、控制模块和分析模块，所述程控放大及自动增益控制模块分别与所述控制模块、所述分析模块连接，其中，

所述程控放大及自动增益控制模块，用于利用两级自适应增益调整回路，自适应调节所述超声换能器接收到的所述回波电信号的幅值；

所述控制模块，用于辅助所述程控放大及自动增益控制模块完成所述回波电信号的两级自适应增益调整；

所述分析模块，用于接收所述程控放大及自动增益控制模块发送的信号，并对所述信号进行分析，以得到所述测量管道内介质的传播流速及瞬时流量数据。

2.根据权利要求1所述的超声流量计，其特征在于，所述程控放大及自动增益控制模块，包括：信号接收电路、初级放大电路、次级放大电路、峰值采样保持电路、模/数转换器、数/模转换器、电压调整电路、自增益控制芯片、自适应式闭环反馈电路和检波电路，所述信号接收电路、初级放大电路、次级放大电路、峰值采样保持电路、模/数转换器、控制模块、数/模转换器、电压调整电路、自增益控制芯片、自适应式闭环反馈电路和检波电路依次连接，其中，所述信号接收电路，用于接收所述超声换能器发送的所述回波电信号；

所述初级放大电路，用于对所述回波电信号进行前置放大；

所述次级放大电路，用于对经过前置放大后的回波电信号进行次级放大；

所述峰值采样保持电路，还与所述自适应式闭环反馈电路连接，用于在模/数转换器对经过两级放大后的回波电信号进行采样的过程中，使所述经过两级放大后的回波电信号的幅值保持平稳，同时将所述幅值平稳的回波电信号发送至所述自适应式闭环反馈电路；

所述模/数转换器，用于将所述幅值平稳的回波电信号转换为第一数字信号，并接收所述检波电路反馈的上一次采样过程中的回波电信号，并将上一次采样过程中的回波电信号转换为第二数字信号，以使所述控制模块能够利用预设算法对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行相应处理；

所述控制模块，用于对所述第一数字信号进行第一比例-微分-积分调整，并利用预设算法和所述第二数字信号对经过第一比例-微分-积分调整后的数字信号进行反馈修正，得到第二比例-微分-积分调整信号；

所述数/模转换器，用于将第二比例-微分-积分调整信号转换为模拟信号，并将所述模拟信号传输至所述电压调整模块；

所述电压调整电路，用于调节所述模拟信号的电压幅值，以适应所述自动增益控制芯片的输入信号的增益控制电压；

所述自增益控制芯片，用于对经过电压幅值调节后的模拟信号进行电压自动增益控制；

所述自适应式闭环反馈电路，还与所述分析模块连接，用于以接收到的幅值平稳的回波电信号作为参考，利用预设方式对所述自动增益控制芯片输出的信号进行自适应增益调整，实现回波电信号的一级自适应增益调整控制，并将经过自适应增益调整后的信号发送至所述分析模块；

所述检波电路，还与所述分析模块和所述模/数转换器连接，用于将经过自适应增益调整后的信号进行处理后，发送至所述分析模块；并将经过处理后的信号反馈至所述模/数转换器，以便对下一次采样过程中的回波电信号进行第二比例-微分-积分调整，实现回波电信号的二级自适应增益调整控制。

3.根据权利要求1所述的超声流量计，其特征在于，所述超声流量计变送器还包括：信号调理与采集模块，所述信号调理与采集模块，与所述超声换能器和所述控制模块连接，用于产生高压超声波激励电信号以激励所述超声换能器产生所述超声波信号，并且控制同一通道内的两个超声换能器在发射功能与接收功能之间进行切换以及随信号通道切换电路控制各通道之间进行切换。

4.根据权利要求1所述的超声流量计，其特征在于，所述控制模块包括ARM控制芯片。

5.根据权利要求1所述的超声流量计，其特征在于，所述分析模块包括现场可编程门阵列CPLD芯片。