[发明专利]超声流量检测信号处理方法及装置、时差法超声检测系统

说明书

本发明属于信号处理领域，公开了一种超声流量检测信号处理方法及装置、时差法超声检测系统，利用同发射频率一致的带通放大器对耦合信号进行放大并消除大部分带外噪声；对带通输出的耦合信号进行自动增益放大，使进行自动增益控制后的耦合信号的输出幅度稳定在芯片设置的峰峰值；选择合适的参考电压，将进行自动增益控制后的耦合信号转换为方波信号；获取方波信号的上下沿时间，求取方波信号的上下沿时间的均值，得到耦合信号的取样周期峰值时间，基于顺流、逆流的耦合信号的同一取样周期峰值时间以及预先设置的管道直径等参数进行流量计算。本发明有利于适应耦合信号幅度变化，使其在液/气体流量检测中具有较好的适应性。

技术领域

本发明属于信号处理领域，尤其涉及一种超声流量检测信号处理方法及装置、时差法超声检测系统。

背景技术

现有时差法超声检测系统中，由于检测得到的耦合信号常常不稳定，其耦合幅度有时候大，有时候小，无论通过固定放大倍数的放大器，还是放大倍数可调的方法，都很难适应耦合信号的瞬时变化，通过放大到固定的峰-峰值(如2V)的方式可以充分利用自动增益放大芯片的自动调节功能，并回避软件调节的复杂性和滞后性，从而简化了系统的软件处理过程；现有时差法超声流量检测过程中，通常采用过零时间点检测、单边沿时间点检测等方式来获取超声回波的正/反向飞行时间，而这些检测方法在耦合信号幅度变化条件下难以保证较好的稳定性，现有的技术为：(1)利用固定放大倍数的放大器对耦合信号进行放大，然后获取超声的正反向传播时间差；(2)利用检测得到的超声耦合信号的幅度，对放大器进行放大倍数调制，从而适应超声信号的幅度变化，但是该方法具有度耦合信号处理的滞后性。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有时差法超声检测系统中，由于耦合信号常常不稳定，其耦合幅度时大，时小，无论通过固定放大倍数的放大器，还是放大倍数可调的方法，都很难适应耦合信号的瞬时变化；现有时差法超声流量检测过程中，通常采用过零检测、单边沿检测等方式来获取超声回波的飞行时间，而这些检测方法在耦合信号幅度变化条件下难以保证较好的稳定性；而且现有时差法超声流量检测技术中，需要考虑回波信号的大小，在AGC(自动增益放大)芯片放大范围内，没有采用在AGC(自动增益放大)芯片或其自动放大功能并得到固定的峰-峰值(如2V等)的输出信号；不能使得其在液体、气体流量检测中具有较好的适应性，从而导致在耦合信号幅度变化的条件下不能得到稳定的时差信号及检测结果。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种超声流量检测信号处理方法及装置、时差法超声检测系统，能够在耦合信号幅度变化的条件下，得到稳定的时差信号及检测结果。

本发明实现的超声流量检测信号处理方法，包括：

利用同发射频率一致的带通放大器对耦合信号进行放大并消除大部分带外噪声；

对带通输出的耦合信号进行自动增益放大，使进行自动增益放大后的耦合信号的输出幅度稳定在芯片设置的峰峰值；

选择合适的参考电压，将进行自动增益放大后的耦合信号转换为方波信号；

获取方波信号的上下沿时间，求取方波信号的上下沿时间的均值，得到耦合信号的取样周期峰值时间，基于顺流、逆流的耦合信号的同一取样周期峰值时间以及预先设置的管道直径等参数进行流量计算。

较佳地，所述带通处理后的耦合信号的信号幅度在所述进行自动增益放大对应的自动增益控制器的信号幅度输入范围内并得到放大倍数的有效自动调整。

较佳地，所述参考电压范围设置在进行自动增益放大后的耦合信号的第一个周期的峰值电压与第二个周期的峰值电压之间。

较佳地，所述参考电压为所述第一个周期的峰值电压与所述第二个周期的峰值电压之和的平均值。

本发明的另一目的在于提供一种超声流量检测信号处理装置，所述超声流量检测信号处理装置包括：带通放大器、自动增益控制器、电压比较器、高精度时间测量芯片及流量计算器，其中，