一種氣體超聲流量計階梯式增益調整電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于流量測量技術領域，尤其涉及一種氣體超聲流量計階梯式增益調整電路，包括數(shù)字電位器U8和數(shù)字電位器U45、運放U14、電容C36、電電阻R43、阻R67、電阻R229、電阻R3、電阻R4、3.3V直流電源。本實用新型的有益效果是：將基本運算放大器電路的反饋電阻由一個阻值固定的電阻改為兩個256位阻值可調的數(shù)字電位器，并通過需將5K和100K兩個阻值相差較大的兩個電阻組合使用，實現(xiàn)了高效率電路增益調整，提高了測量精度。
【專利說明】
-種氣體超聲流量計階梯式増益調整電路
技術領域
[0001] 本實用新型屬于流量測量技術領域，尤其設及一種氣體超聲流量計階梯式增益調 整電路。
【背景技術】
[0002] 隨著國民經濟的迅速發(fā)展，為了滿足氣體流量測量準確度不斷提高的要求，氣體 超聲波流量計被廣泛應用于氣體流量的檢測中。超聲波流量計應用最廣泛的為時差法，時 差法是通過測量超聲波信號在流體中順流和逆流傳播時間之差來計算氣體流速的。
[0003] 氣體超聲波流量計需要對采集到的信號進行放大。但是受到傳感器差異等其他客 觀條件制約，采集到的超聲波信號也存在差異。而現(xiàn)有氣體超聲波流量計信號處理電路多 應用固定增益電路，導致采集到的幅值大小不同信號得不到合適的處理，運樣就導致了流 量計測量不準確，精度不高的問題。
[0004] 例如，在四聲道超聲波流量計測量中，由于各個聲道長度不同和測量時氣體流速 的變化，導致每次測量時傳感器接收信號幅值大小也不同，故需要自動增益控制對接收信 號的大小進行調節(jié)，W滿足精度要求。 【實用新型內容】
[0005] 為了解決因為傳感器差異、聲道長度差異，氣體流速變化等不可控因素造成的測 量不準確、精度不高的技術問題，本實用新型提供一種氣體超聲流量計階梯式增益調整電 路，利用階梯式增益調整電路對超聲信號進行處理，可W大幅度提高流量計測量精度。
[0006] -種氣體超聲流量計階梯式增益調整電路，其特征在于包括數(shù)字電位器U8和數(shù)字 電位器U45、運放U14、電容C36、電電阻R43、阻R67、電阻R229、電阻R3、電阻R4、3.3V直流電 源，信號1腳串聯(lián)電阻R67連接運放U14的2腳，信號2腳一端經過電容C36接地，一端連接運放 U14的3腳，運放U14的8腳、4腳分別連接3.3V直流電源和地，運放U14的1腳輸出放大處理后 的信號;運放U14的2腳串聯(lián)電阻R229與數(shù)字電位器U45的7腳連接，運放U14的1腳、8腳同時 串聯(lián)電阻R43與數(shù)字電位器U8的7腳連接;3.3V直流電源直接與數(shù)字電位器U45的2腳連接， 同時分別串聯(lián)電阻R3、電阻R4與數(shù)字電位器U45的5腳、4腳連接，數(shù)字電位器U45的4腳、5腳 還分別與MCU連接，數(shù)字電位器U45的3腳、6腳同時接地;數(shù)字電位器U8的1腳、8腳同時與運 放U14的1腳連接，數(shù)字電位器U8的2腳、3腳、4腳、5腳、6腳連接結構與數(shù)字電位器U45的2腳、 3腳、4腳、5腳、6腳連接結構相問。
[0007] 3.3V直流電源直接與數(shù)字電位器U8的2腳連接，同時分別串聯(lián)電阻R3、電阻R4與數(shù) 字電位器U8的5腳、4腳連接，數(shù)字電位器U8的4腳、5腳還分別與MCU連接，數(shù)字電位器U8的3 腳、6腳同時接地。
[000引本實用新型的有益效果是:應用基本運算放大器電路將其中的反饋電阻由一個阻 值固定的電阻改為兩個256位阻值可調的數(shù)字電位器，并通過需將5K和100K兩個阻值相差 較大的兩個電阻組合使用，實現(xiàn)了高效率電路增益調整，相較于原本反饋電阻值固定的反 向放大電路，階梯式增益調整電路可w處理的信號范圍更大，效率更高，更穩(wěn)定;可w大幅 度提高流量計測量精度。而且本實用新型測量方法簡單，實用性強，成本低適用于更多氣體 流速變化大的工業(yè)現(xiàn)場。
【附圖說明】
[0009] 圖1為現(xiàn)有技術固定增益式調整電路原理圖；
[0010] 圖2為本實用新型的階梯式增益調整電路原理圖。
【具體實施方式】
[0011] 下面結合附圖對實用新型的一種【具體實施方式】做出說明。
[0012] 如圖2所示，本實用新型提供一種氣體超聲流量計階梯式增益調整電路，信號1腳 串聯(lián)電阻R67連接運放U14的2腳，信號2腳一端經過電容C36接地，一端連接運放U14的3腳， 運放U14的8腳、4腳分別連接3.3V直流電源和地，運放U14的1腳輸出放大處理后的信號。 [OOU] 運放U14的2腳串聯(lián)電阻R229連接到數(shù)字電位器U45的7腳，運放U14的1腳、8腳同時 串聯(lián)電阻R43連接到數(shù)字電位器U8的7腳，數(shù)字電位器U8的1腳、8腳連接到運放U14的1腳，其 他管腳即管腳2、3、4、5、6的連接同數(shù)字電位器U45。3.3V直流電源直接與數(shù)字電位器U45的2 腳連接，同時分別串聯(lián)電阻R3、電阻R4連接到數(shù)字電位器U45的5腳、4腳。數(shù)字電位器U45的4 腳、5腳還分別與MCU的相應管腳連接，給數(shù)字電位器U45傳送指令W調節(jié)數(shù)字電位器U45輸 出阻值，數(shù)字電位器U45的3腳、6腳同時接地。
[0014] 具體地說:數(shù)字電位器U8的管腳2、3、4、5、6的連接為:3.3V直流電源直接與數(shù)字電 位器U8的2腳連接，同時分別串聯(lián)電阻R3、電阻R4與數(shù)字電位器U8的5腳、4腳連接，數(shù)字電位 器U8的4腳、5腳還分別與MCU相應管腳連接，數(shù)字電位器U8的3腳、6腳同時接地。
[0015] 本實用新型采用階梯式增益調整電路，是應用基本運算放大器電路將其中的反饋 電阻由一個阻值固定的電阻改為兩個256位阻值可調的數(shù)字電位器，因為數(shù)字電位器阻值 不是連續(xù)變化的，所W需要用5K和100K兩個阻值相差較大的兩個電阻組合使用，實現(xiàn)高效 率電路增益調整。
[0016] MOJ將采集到的輸入信號的幅值大小的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)字電位器，數(shù)字電位器根據(jù) 接收到的數(shù)據(jù)調整輸出阻值的大小，W便將輸入信號放大到系統(tǒng)需要的幅值。若MCU檢測到 輸入信號幅值較大，則調整額定阻值較小數(shù)字電位器即5K，使信號幅值更接近額定值。若 MCU檢測到輸入信號幅值較小，則調節(jié)阻值較大的數(shù)字電位器即100K。
[0017] 現(xiàn)有技術的固定增益式調整電路原理圖如圖1所示，信號延1、2兩腳輸入，1腳經過 電阻R5分別連接放大器2腳和電阻R1，電阻R1另一端連接電阻R2，電阻R2另一端連接放大器 輸出端即1腳;信號輸入2腳分別連接放大器3腳和電容C1，電容C1另一端及放大器4腳共地， 放大器8腳連接24V直流電壓。該放大電路增益為： 「 Π * R1 + R2
[001 引 A 二-- R5
[0019] 本實用新型將R1、R2分別替換成5K和100K數(shù)字電位器，則數(shù)字電位器阻值調整為：
[0020] R'…(D)二 Dx^- + 2xR" ' 256
[002。 r? :為輸出電阻
[0022] Rab:為額定電阻
[0023] Rw:接觸電阻
[0024] D:二進制編碼
[0025] 相較于原本反饋電阻值固定的反向放大電路，本實用新型的階梯式增益調整電路 可W處理的信號范圍更大，效率更高，更穩(wěn)定;可W大幅度提高流量計測量精度。
[0026] W上對本實用新型的實例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實 施例，不能被認為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等 變化與改進等，均應仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內。
【主權項】
1. 一種氣體超聲流量計階梯式增益調整電路，其特征在于包括數(shù)字電位器U8和數(shù)字電 位器U45、運放U14、電容C36、電電阻R43、阻R67、電阻R229、電阻R3、電阻R4、3.3V直流電源， 信號1腳串聯(lián)電阻R67連接運放U14的2腳，信號2腳一端經過電容C36接地，一端連接運放U14 的3腳，運放U14的8腳、4腳分別連接3.3 V直流電源和地，運放U14的1腳輸出放大處理后的信 號;運放U14的2腳串聯(lián)電阻R229與數(shù)字電位器U45的7腳連接，運放U14的1腳、8腳同時串聯(lián) 電阻R43與數(shù)字電位器U8的7腳連接;3.3V直流電源直接與數(shù)字電位器U45的2腳連接，同時 分別串聯(lián)電阻R3、電阻R4與數(shù)字電位器U45的5腳、4腳連接，數(shù)字電位器U45的4腳、5腳還分 另IJ與Μ⑶連接，數(shù)字電位器U45的3腳、6腳同時接地;數(shù)字電位器U8的1腳、8腳同時與運放U14 的1腳連接，數(shù)字電位器U8的2腳、3腳、4腳、5腳、6腳連接結構與數(shù)字電位器U45的2腳、3腳、4 腳、5腳、6腳連接結構相同。2. 根據(jù)權利要求1所述氣體超聲流量計階梯式增益調整電路，其特征在于3.3V直流電 源直接與數(shù)字電位器U8的2腳連接，同時分別串聯(lián)電阻R3、電阻R4與數(shù)字電位器U8的5腳、4 腳連接，數(shù)字電位器U8的4腳、5腳還分別與MCU連接，數(shù)字電位器U8的3腳、6腳同時接地。
【文檔編號】G01F1/66GK205449176SQ201521097904
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月24日
【發(fā)明人】蒲誠, 李長奇
【申請人】天津市迅爾電子信息技術有限公司