[发明专利]计时终止方法和电路以及基于该电路的超声波检测系统

说明书

本发明涉及超声波流体流量检测技术领域，特别涉及一种计时终止方法，包括如下步骤：（A）将原始回波信号V0进行幅值放大得到放大后的回波信号V1；（B）将放大后的回波信号V1进行相位平移得到相移后的回波信号V2；（C）对放大后的回波信号V1、相移后的回波信号V2分别进行检波得到半波包络信号V3、V4；（D）将两路半波包络信号V3、V4进行幅值比较得到负脉冲宽度信号V5并作为计时停止脉冲输出至时间‑数字转换芯片。还公开了一种电路以及基于该电路的超声波检测系统。通过对回波信号的处理，时间‑数字转换芯片的停止计时时刻仅与电路固有参数相关，与输入信号的特性无关，避免了背景技术中述及的不足，提高计时精度，进一步保证流量检测的精度。

技术领域

本发明涉及超声波流体流量检测技术领域，特别涉及一种计时终止方法和电路以及基于该电路的超声波检测系统。

背景技术

超声波计量仪表是一种采用超声波检测技术的全电子式流体流量检测仪表。超声波传播时差法作为一种实现简单、成本低廉的技术实现方式，目前被广泛应用于超声波水表、超声波热量表、超声波燃气表及超声波流量计等产品。超声波计量仪表的流量计量精度主要取决于电路对超声波在流体介质中的传播时间的检测精度。目前，时间-数字转换（TDC）专用集成电路芯片对于时间的计时精度可达20ps~50ps，使用此种芯片可以解决超声波传播时间的计时精度问题，然而计时的起始、停止时刻仍需要外部电路确定。

超声波传感器的原始激励信号一般为方波脉冲序列的数字信号，可直接为即使电路提供计时起始时刻，且计时起始时刻可与此脉冲序列的指定脉冲边沿精确同步。超声波传感器的回波信号为正弦包络的模拟信号，无法直接为计时电路提供计时终止时刻，目前大多采用比较器电路将原始回波信号整形为脉冲序列，依据此脉冲序列的边沿确定计时停止时刻。采用此种方法存在如下不足：其一，采用过零比较法，外界噪声的干扰会导致整形后的脉冲序列宽度发生变换，进而使得计时停止时刻发生变化；其二，采用阈值比较法，虽然可解决外界噪声干扰的问题，但是换能器阻抗的温度漂移特性会导致回波信号幅值的变化，使得不同水温条件下计时停止时刻发生变化；其三，采用阈值与过零比较结合的方法，可解决以上噪声以及温度漂移问题，但是对换能器的阻抗一致性以及阈值动态调整软件算法提出较高要求。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种计时终止方法，提高计量精度。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种计时终止方法，包括如下步骤：（A）将原始回波信号V0进行幅值放大得到放大后的回波信号V1；（B）将放大后的回波信号V1进行相位平移得到相移后的回波信号V2；（C）对放大后的回波信号V1、相移后的回波信号V2分别进行检波得到半波包络信号V3、V4；（D）将两路半波包络信号V3、V4进行幅值比较得到负脉冲宽度信号V5并作为计时停止脉冲输出至时间-数字转换芯片。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：通过对回波信号的处理，时间-数字转换芯片的停止计时时刻仅与电路固有参数相关，与输入信号的特性无关，避免了背景技术中述及的不足，提高计时精度，进一步保证流量检测的精度。

本发明的另一个目的在于提供一种计时终止电路，提高计量精度。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种计时终止电路，包括放大电路，放大电路将原始回波信号进行幅值放大后输出至相移电路和第一检波电路，相移电路将放大后的回波信号进行相位平移后输出至第二检波电路，第一、二检波电路对接收的信号进行检波后分别输出至比较电路的正、反相输入端，比较电路的输出端与时间-数字转换芯片相连。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：通过对回波信号的处理，时间-数字转换芯片的停止计时时刻仅与电路固有参数相关，与输入信号的特性无关，避免了背景技术中述及的不足，提高计时精度，进一步保证流量检测的精度。

本发明的另一个目的在于提供一种基于前述电路的超声波检测系统，保证流量检测的准确性。