[发明专利]一种气体超声波流量计的防错波信号处理电路

说明书

本发明公开了一种气体超声波流量计的防错波信号处理电路，包括：超声波接收换能器，用于接收超声波信号；可控增益放大电路与超声波接收换能器相连接；模数转换电路，与可控增益放大电路相连接；双阈值检测电路，与可控增益放大电路相连接；峰值保持电路，与可控增益放大电路相连接；程控多阈值比较电路，与峰值保持电路相连接；选波电路，分别与双阈值检测电路和程控多阈值比较电路相连接；计时电路，与选波电路相连接。本发明可以直接消除通过阈值检测法对超声波信号的渡越时间进行测量时存在的错波干扰，有效地提高了计算渡越时间的测量精度和稳定性，进而提高了超声波流量计的测量精度和稳定性。

技术领域

本发明涉及流量检测技术领域，特别是涉及一种气体超声波流量计的防错波信号处理电路。

背景技术

目前，气体超声波流量计具有量程比大、测量精度高、无压损等诸多优点，特别是在大口径天然气流量测量方面，具备独特的优势。气体超声波流量计的测量原理分为传播速度差法和多普勒法等。传播时间差法又可以分为时差法、相差法和频差法，其中，时差法效果好，在气体超声波流量计中应用最为广泛。基于时差法测量原理的气体超声波流量计在测量气体流量时，首先依据逆压电效应，激励一个超声波换能器发射超声波信号；另一个超声波换能器接收到超声波信号，依据压电效应，转换为回波电信号；根据回波信号中某个稳定的特征点(如波形信号某周期的过零点、峰值点或特定的某一相位点)，确定超声波信号的顺流、逆流传播时间，进而计算气体流量。

在超声波流量计进行流量测量过程中，影响测量精度的最主要因素是：超声波在管道中传播的顺流、逆流渡越时间的测量精度。目前，常用的渡越时间测量方法主要有两种：阈值检测法和互相关法。其中，互相关法运算数据量庞大，难以做到低功耗与实时性兼得，目前常用的方法仍是阈值检测法。

阈值检测法的检测原理是由固定的阈值电压与接收信号相比较，将超声波接收信号转换为方波信号，从而通过对方波信号进行时间测量而得到超声波的渡越时间。但是，超声波信号在气体介质中传播能量衰减严重，回波信号存在幅值微弱、信噪比低和易受干扰等问题，随着流量增大，这些问题非常严重。当信号由于干扰造成信号衰减或增大时，很可能造成对应接收信号比较波形超出阈值电压的检测范围，即表现为错波现象，如图1所示。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以直接消除通过阈值检测法对超声波信号的渡越时间进行测量时存在的错波干扰，有效地提高了计算渡越时间的测量精度和稳定性，进而提高了超声波流量计的测量精度和稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种气体超声波流量计的防错波信号处理电路，其可以直接消除通过阈值检测法对超声波信号的渡越时间进行测量时存在的错波干扰，有效地提高了计算渡越时间的测量精度和稳定性，进而提高了超声波流量计的测量精度和稳定性，有利于广泛地推广应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种气体超声波流量计的防错波信号处理电路，包括：

超声波接收换能器，用于接收超声波信号，然后发送给可控增益放大电路；

可控增益放大电路、与超声波接收换能器相连接，用于对所述超声波接收换能器发来的超声波信号进行放大处理后，再同时发送给模数转换电路、双阈值检测电路和峰值保持电路；

模数转换电路，与可控增益放大电路相连接，用于将所述可控增益放大电路发来的经过放大处理的超声波信号，转换为对应的数字信号，然后发送给中央控制单元；

双阈值检测电路，与可控增益放大电路相连接，用于将所述可控增益放大电路发来的经过放大处理的超声波信号，转换为方波信号，然后输出给选波电路；

峰值保持电路，与可控增益放大电路相连接，用于锁定超声波信号的峰值，然后输出超声波信号给程控多阈值比较电路；