[发明专利]测量超声波物位测量计渡越时间的测量电路

摘要

本发明公开了一种测量超声波物位测量计渡越时间的测量电路，包括发射功率放大电路模块(5)和回波放大比较电路模块(6)、FPGA模块(7)，本发明采用采用现场可编程阵列器件FPGA(Field Programmed Gate Array)CycloneEP1C6Q240嵌入软核微控制器，采用锁相环倍频电路将低频率有源晶振的输入信号倍频至50MHz作为系统时钟，整个FPGA系统的运行频率为50MHz，采用Verilog语言自行编写超声波发射控制逻辑和超声波接收控制逻辑，完全由FPGA硬件实现超声波渡越时间的测量，从而测量分辨率提高至20ns。

主权项

1.一种测量超声波物位测量计渡越时间的测量电路，包括发射功率放大电路模块(5)和回波放大比较电路模块(6)，其特征在于该测量电路还包括FPGA模块(7)，该FPGA模块(7)由软核微控制器模块(2)、超声波发射控制模块(3)和超声波接收控制模块(4)组成，其中软核微控制器模块(2)的时钟输入端(21)、超声波发射控制模块(3)的时钟输入端(31)和超声波接收控制模块(4)的时钟输入端(401)连接在一起，同时输入时钟频率，该时钟频率不低于50兆赫兹，软核微控制器模块(2)的脉冲控制信号输出端(22)和脉冲发射开始信号输出端(23)分别与超声波发射控制模块(3)的脉冲控制信号输入端(32)和脉冲发射开始信号输入端(33)连接，同时软核微控制器模块(2)的脉冲发射开始信号输出端(23)与超声波接收控制模块(4)的计数开始信号输入端(402)连接，软核微控制器模块(2)的检波器开启时间设置信号输出端(24)和检波器选择信号输出端(25)分别与超声波接收控制模块(4)的检波器开启时间设置信号输入端(404)和检波器选择信号输入端(403)连接，超声波接收控制模块(4)的渡越时间计数结果输出端(405)和结束信号输出端(406)分别与软核微控制器模块(2)的渡越时间计数结果输入端(26)和结束信号输入端(27)连接，超声波发射控制模块(3)的发射脉冲信号输出端(34)与发射功率放大电路模块(5)的发射脉冲信号输入端(51)连接，发射功率放大电路模块(5)的驱动信号输出端(52)与超声波探头(9)的驱动信号输入端(91)连接，超声波探头(9)的回波信号输出端(92)与回波放大比较电路模块(6)的回波信号输入端(61)连接，回波放大比较电路模块(6)的阈值比较信号输出端(62)与超声波接收控制模块(4)的阈值比较信号输入端(407)连接，回波放大比较电路模块(6)的过零比较信号输出端(63)与超声波接收控制模块(4)过零比较信号输入端(408)连接，其中超声波接收控制模块(4)将软核微控制器模块(2)的脉冲发射开始信号输出端(23)作为内部计数器的启动信号，回波放大比较电路模块(6)的阈值比较信号输出端(62)及过零比较信号输出端(63)经超声波接收控制模块(4)检波后得到有效回波信号后作为超声波接收控制模块(4)内部的超声波回波计时模块计数器的停止信号，从而得到超声波渡越时间测量的计数值，同时该模块实现了根据软核微控制器模块(2)的检波器开启时间设置信号输出端(24)及检波器选择信号输出端(25)分别设置超声波接收控制模块(4)内部的检波器的开启时间，从而在设置时间到达后对不同检波器发出使能信号。