[发明专利]气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制方法

摘要

一种气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制方法，采用的系统包括DSP数据处理器、FPGA、发射换能器、接收换能器、DA转换器、AD转换器、功率放大电路、数字式增益控制电路，DSP数据处理器的第一输出端与FPGA的第一输入端连接，FPGA的第一输出端与DA转换器输入端连接，DA转换器的输出端经功率放大电路与发射换能器输入端连接，所述发射换能器用于发送超声脉冲信号给接收换能器，接收换能器的输出端经数字式增益控制电路与AD转换器输入端连接，数字式增益控制电路与DSP数据处理器连接，AD转换器输出端与FPGA的第二输入端连接，FPGA的第二输出端与DSP数据处理器连接，所述DSP数据处理器与存储器连接。本方法提高了测量的准确性。

主权项

一种气体超声波流量计换能器接收信号强度自动增益控制方法，其特征在于：采用了如下系统，该系统包括DSP数据处理器、FPGA电路、发射换能器、接收换能器、DA转换器、AD转换器、功率放大电路、数字式增益控制电路、存储器，所述DSP数据处理器的第一输出端与FPGA电路的第一输入端连接，所述FPGA电路的第一输出端与DA转换器的输入端连接，所述DA转换器的输出端经功率放大电路与发射换能器的输入端连接，所述发射换能器用于发送超声脉冲信号给接收换能器，所述接收换能器的输出端经数字式增益控制电路与AD转换器输入端连接，所述AD转换器输出端与FPGA电路的第二输入端连接，所述FPGA电路的第二输出端与DSP数据处理器连接，所述DSP数据处理器的第二输出端与数字式增益控制电路连接，所述DSP数据处理器与存储器连接；采用上述系统实现气体超声波流量计流速测量的方法，包括以下步骤：1)在存储器中存储接收信号强度的基准幅值、初始驱动幅值、最大驱动幅值以及驱动幅值的增量，根据接收信号强度的基准幅值设定符合驱动要求的阀值；2)启动超声波流量计进行流速测量，DSP数据处理器发送初始驱动幅值命令给FPGA；3)FPGA根据DSP数据处理器的命令传输相应强度的正弦波信息给DA转换器，DA转换器输出相应频率和幅值的正弦波信号经功率放大后驱动发射换能器；4)接收换能器接收发射换能器的信号发生压电转换，输出接收信号，接收信号经数字式增益控制电路输入到AD转换器，FPGA采样AD转换器的AD采样值并传输给DSP数据处理器；5)DSP数据处理器判断接收信号的AD采样值是否符合设定的阀值；51)当DSP数据处理器检测到的接收信号的AD采样值符合设定的阀值时，DSP数据处理器要求FPGA继续以该正弦波的幅值数据驱动DA转换器输出,完成流速测量；52)当DSP数据处理器检测到的接收信号的AD采样值不符合设定的阀值时，DSP数据处理器继续判断DA转换器输出幅值是否达到设定的最大驱动幅值；521)若DA转换器输出幅值没有达到设定的最大驱动幅值，DSP数据处理器采取的步骤是：在初始驱动幅值的基础上，以设定的增量不断增加DA转换器输出正弦波驱动信号的幅值，使发射端换能器所获得的驱动能量增强，接收端信号强度也增强，同时，DSP数据处理器检测每次接收信号的AD采样值是否达到设定的阀值，当DA转换器输出正弦波驱动信号的幅值增加到一幅值时，此时，DSP数据处理器检测到接收端信号强度增加至设定的阀值，则DSP数据处理器要求FPGA以该幅值的正弦波驱动信号驱动DA转换器输出,完成流速测量；522)若DA幅值达到设定的最大驱动幅值时,DSP数据处理器采取的步骤是：DSP数据处理器通过增大数字式增益控制电路的放大倍数实现换能器接收端信号强度的放大,从而使AD转换器的输入信号增强，当AD转换器检测到经信号放大后的峰值电压达到设定的阀值，DSP数据处理器即以此放大倍数作为接收信号的默认放大增益,完成流速测量，并将其写入存储器。