用于流量檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)放大電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于超聲波流量表設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于流量檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)放大電路，包括運(yùn)算放大器U3、U4，電阻R18與電容C17并聯(lián)后的兩端分別與運(yùn)算放大器U3的反相輸入端、輸出端相連；運(yùn)算放大器U3的反相輸入端依次經(jīng)過(guò)電阻R17、電容、換能器后接地；運(yùn)算放大器U4的同相輸入端與運(yùn)算放大器U3的輸出端相連，電阻R20與電容C18并聯(lián)后的兩端分別與運(yùn)算放大器U4的反相輸入端、輸出端相連，運(yùn)算放大器U4的反相輸入端依次經(jīng)過(guò)電阻R19、電容C7后接地。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在實(shí)現(xiàn)激勵(lì)信號(hào)和回波信號(hào)的兩路放大基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)與后續(xù)電路的匹配，能夠有效濾除激勵(lì)信號(hào)和回波信號(hào)的低頻干擾和高頻噪音，達(dá)到串并聯(lián)選頻、穩(wěn)頻的目的。
【專利說(shuō)明】用于流量檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)放大電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于超聲波流量表設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于流量檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)放大電路。

【背景技術(shù)】
[0002]超聲波流量表是利用超聲波時(shí)差原理，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)液體或氣體流量進(jìn)行計(jì)量的裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械式計(jì)量表相比，超聲波流量計(jì)量表具有始動(dòng)流量低、高計(jì)量準(zhǔn)確度高、壓損小等優(yōu)勢(shì)，正是由于這些優(yōu)良特性，超聲波流量計(jì)量表廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、給排水等領(lǐng)域。
[0003]超聲波流量表的測(cè)量原理為:上游端換能器發(fā)出超聲波信號(hào)，經(jīng)過(guò)時(shí)間tl后被下游端換能器接收；下游端換能器發(fā)出超聲波信號(hào)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t2后被上游端換能器接收，由于超聲波在順流和逆流中的速度不同，通過(guò)比較時(shí)間tl、t2的差值，就能換算出流體的速度，再根據(jù)流體流過(guò)截面的大小，就能得知流量。激勵(lì)信號(hào)輸出至換能器之前必須經(jīng)過(guò)幅值放大才能夠最大程度地增強(qiáng)激勵(lì)換能器的效果；同樣，超聲波在流體的傳輸過(guò)程中能量損耗比較大，在換能器輸出回波信號(hào)后必須進(jìn)行有效的放大才能進(jìn)行后續(xù)的處理?，F(xiàn)有的放大電路，雖然能夠?qū)?lì)信號(hào)和回波信號(hào)進(jìn)行兩路放大，但是未對(duì)激勵(lì)信號(hào)或回波信號(hào)進(jìn)行選頻濾波處理，使得后續(xù)電路信號(hào)信噪比較低，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果精度不高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于流量檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)放大電路，實(shí)現(xiàn)激勵(lì)信號(hào)和回波信號(hào)放大的同時(shí)還能去除低頻干擾和高頻噪聲。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種用于流量檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)放大電路，包括運(yùn)算放大器U3、U4，運(yùn)算放大器U3的同相輸入端與激勵(lì)信號(hào)處理模塊相連，運(yùn)算放大器U3的正電源端與電源VCC相連、負(fù)電源端接地，電阻R18與電容C17并聯(lián)后的兩端分別與運(yùn)算放大器U3的反相輸入端、輸出端相連；運(yùn)算放大器U3的反相輸入端依次經(jīng)過(guò)電阻R17、電容、換能器后接地；運(yùn)算放大器U4的同相輸入端與運(yùn)算放大器U3的輸出端相連，運(yùn)算放大器U4的正電源端與電源VCC相連、負(fù)電源端接地，電阻R20與電容C18并聯(lián)后的兩端分別與運(yùn)算放大器U4的反相輸入端、輸出端相連，運(yùn)算放大器U4的反相輸入端依次經(jīng)過(guò)電阻R19、電容C7后接地，運(yùn)算放大器U4的輸出端與回波信號(hào)處理模塊相連。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型存在以下技術(shù)效果:通過(guò)運(yùn)算放大器U3、U4及其各自的反饋電路，實(shí)現(xiàn)了使用同一個(gè)電路放大兩路信號(hào)的目的，能夠消除電路元器件邏輯門(mén)的延遲對(duì)回波和激勵(lì)波時(shí)差測(cè)量的影響。另外，對(duì)于一級(jí)放大單元31來(lái)說(shuō)，由電阻R18和電容Cl7與換能器的阻抗以及電阻Rl7、電容C27組成串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行通帶濾波，去除回波信號(hào)上的低頻干擾和高頻噪音，同時(shí)使得換能器在工作頻點(diǎn)處提高發(fā)射功率；對(duì)于二級(jí)放大電路32，由電阻R19、電容C7、C18和電阻R20組成串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，對(duì)一級(jí)放大信號(hào)進(jìn)行通帶濾波，去除回波信號(hào)上的低頻干擾和高頻噪音并通過(guò)反饋回路放大信號(hào)。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在實(shí)現(xiàn)激勵(lì)信號(hào)和回波信號(hào)的兩路放大基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)與后續(xù)電路的匹配，能夠有效濾除激勵(lì)信號(hào)和回波信號(hào)的低頻干擾和高頻噪音，達(dá)到串并聯(lián)選頻、穩(wěn)頻的目的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型的電路圖；
[0008]圖2是本實(shí)用新型與其他電路匹配狀態(tài)示意圖；
[0009]圖3是流量檢測(cè)系統(tǒng)的原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合圖1至圖3,對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)敘述。
[0011]參閱圖1，一種用于流量檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)放大電路，其特征在于:包括運(yùn)算放大器U3、U4，運(yùn)算放大器U3的同相輸入端與激勵(lì)信號(hào)處理模塊20相連，運(yùn)算放大器U3的正電源端與電源VCC相連、負(fù)電源端接地，電阻R18與電容C17并聯(lián)后的兩端分別與運(yùn)算放大器U3的反相輸入端、輸出端相連；運(yùn)算放大器U3的反相輸入端依次經(jīng)過(guò)電阻R17、電容、換能器后接地，這里的電容根據(jù)換能器的不同而不同，如圖2中，如果通過(guò)上面的換能器接地，則電容為C27，如果通過(guò)下面的換能器接地，則電容為C28 ;運(yùn)算放大器U4的同相輸入端與運(yùn)算放大器U3的輸出端相連，運(yùn)算放大器U4的正電源端與電源VCC相連、負(fù)電源端接地，電阻R20與電容C18并聯(lián)后的兩端分別與運(yùn)算放大器U4的反相輸入端、輸出端相連，運(yùn)算放大器U4的反相輸入端依次經(jīng)過(guò)電阻R19、電容C7后接地，運(yùn)算放大器U4的輸出端與回波信號(hào)處理模塊60相連。由于輸入的激勵(lì)信號(hào)幅值較大，基本不用放大或僅需很小的放大倍數(shù)；回波信號(hào)則不同，超聲波從第一換能器發(fā)射到第二換能器接收后，已經(jīng)損失了很多，回波信號(hào)的幅值較小，需要較大倍數(shù)的放大。另外，不論何時(shí)，只有一路信號(hào)需要進(jìn)行放大處理。本電路能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能，達(dá)到簡(jiǎn)化電路的作用。
[0012]通過(guò)運(yùn)算放大器U3、U4及其各自的反饋電路，實(shí)現(xiàn)了使用同一個(gè)電路放大兩路信號(hào)的目的，能夠消除電路元器件邏輯門(mén)的延遲對(duì)回波和激勵(lì)波時(shí)差測(cè)量的影響。另外，如圖2所示，對(duì)于一級(jí)放大單元31來(lái)說(shuō)，由電阻R18和電容C17與換能器的阻抗以及電阻R17、電容C27組成串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行通帶濾波，去除回波信號(hào)上的低頻干擾和高頻噪音，同時(shí)使得換能器在工作頻點(diǎn)處提高發(fā)射功率；對(duì)于二級(jí)放大電路32，由電阻R19、電容C7、C18和電阻R20組成串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，對(duì)一級(jí)放大信號(hào)進(jìn)行通帶濾波，去除回波信號(hào)上的低頻干擾和高頻噪音并通過(guò)反饋回路放大信號(hào)。
[0013]圖3為本實(shí)用新型的具體應(yīng)用電路的原理框圖:
[0014]流量檢測(cè)系統(tǒng)包括主控模塊10，主控模塊10由微處理器11、激勵(lì)信號(hào)輸出電路12構(gòu)成，微處理器11控制激勵(lì)信號(hào)輸出電路12產(chǎn)生/停止產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)輸出至激勵(lì)信號(hào)處理模塊20。
[0015]激勵(lì)信號(hào)處理模塊20包括依次連接的激勵(lì)信號(hào)數(shù)量控制電路21、激勵(lì)信號(hào)調(diào)理電路22，激勵(lì)信號(hào)數(shù)量控制電路21根據(jù)微處理器11輸出的控制信號(hào)將激勵(lì)信號(hào)輸出電路12輸出的連續(xù)的方波信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有8個(gè)周期數(shù)的方波信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)調(diào)理電路22將激勵(lì)信號(hào)數(shù)量控制電路21輸出的方波信號(hào)調(diào)理為正弦波信號(hào)。
[0016]正弦波信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路30放大后通過(guò)信號(hào)通道控制電路40輸出至上游換能器51/下游換能器52，上游換能器51/下游換能器52發(fā)射超聲波；下游換能器51/上游換能器52接收到相應(yīng)的超聲波信號(hào)后輸出回波信號(hào)，回波信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)通道控制電路40輸出至信號(hào)放大電路30，信號(hào)放大電路30將回波信號(hào)放大后輸出至回波信號(hào)處理模塊60。
[0017]回波信號(hào)處理模塊60包括回波信號(hào)調(diào)理電路61、計(jì)時(shí)脈寬分割電路62、計(jì)時(shí)脈寬放大電路63以及計(jì)時(shí)電路64，回波信號(hào)調(diào)理電路61將信號(hào)放大電路30輸出的正弦波信號(hào)調(diào)理成方波信號(hào)并輸出至計(jì)時(shí)脈寬分割電路62，計(jì)時(shí)脈寬分割電路62、計(jì)時(shí)脈寬放大電路63對(duì)接收到的方波信號(hào)進(jìn)行分割、放大處理后輸出至計(jì)時(shí)電路64。計(jì)時(shí)電路64將計(jì)數(shù)值輸出至微處理器11，微處理器11根據(jù)順流和逆流計(jì)數(shù)值的差值以及管道截面、流體溫度等計(jì)算得出流量值。
[0018]流量檢測(cè)系統(tǒng)其他模塊或電路在本公司同日申請(qǐng)的其他專利中有詳細(xì)介紹，這里就不再贅述。
【權(quán)利要求】
1.一種用于流量檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)放大電路，其特征在于:包括運(yùn)算放大器U3、U4，運(yùn)算放大器U3的同相輸入端與激勵(lì)信號(hào)處理模塊(20)相連，運(yùn)算放大器U3的正電源端與電源VCC相連、負(fù)電源端接地，電阻R18與電容C17并聯(lián)后的兩端分別與運(yùn)算放大器U3的反相輸入端、輸出端相連；運(yùn)算放大器U3的反相輸入端依次經(jīng)過(guò)電阻R17、電容、換能器后接地；運(yùn)算放大器U4的同相輸入端與運(yùn)算放大器U3的輸出端相連，運(yùn)算放大器U4的正電源端與電源VCC相連、負(fù)電源端接地，電阻R20與電容C18并聯(lián)后的兩端分別與運(yùn)算放大器U4的反相輸入端、輸出端相連，運(yùn)算放大器U4的反相輸入端依次經(jīng)過(guò)電阻R19、電容C7后接地，運(yùn)算放大器U4的輸出端與回波信號(hào)處理模塊￠0)相連。
【文檔編號(hào)】H03F3/45GK204168256SQ201420632005
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】姜躍煒 申請(qǐng)人:姜躍煒