超声流量计制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种超声流量计，包括测量管道和至少一对超声换能器，还包括超声流量计变送器，其中，超声流量计变送器包括程控放大及自动增益控制模块、控制模块和分析模块，程控放大及自动增益控制模块分别与控制模块、分析模块连接，其中，程控放大及自动增益控制模块，用于利用两级自适应增益调整回路，自适应调节超声换能器接收到的回波电信号的幅值。本实用新型专利技术实施例通过在超声流量计中设置具有程控放大及自动增益控制模块的超声流量计变送器，使得接收到的回波电信号能够通过两级自适应增益调整回路，完成幅值的自适应调节，达到了稳定回波电信号幅值的效果，实现了回波电信号的精确测量，满足了系统测量准确度的要求。

【技术实现步骤摘要】
超声流量计
本专利技术实施例涉及流量测量
，尤其涉及超声流量计。
技术介绍
作为目前世界上最先进、精确的流量测量仪表之一，超声流量计在石油、石化、化工、制药、造纸、食品和能源等行业工艺过程的检测和贸易交接计量等场合广泛应用，它可以容易地确定管道中的体积流量。现有的超声流量计，每个换能器既为发射换能器，又为接收换能器，能够沿着介质流动方向与逆向交替的发射与接收超声测量信号，并通过超声流量计变送器进行各个通道顺流和逆流传播时间测量的转换，最终输出测量管道内介质的传播流速及其瞬时流量数据。但是，现有的超声流量计中，由于换能器的特性存在差异以及安装尺寸存在差距，导致各个通道的声程的不同，加之管道介质的流场的影响，层流、紊流的存在，使得每次测量接收到的回波电信号幅值不同，并且信号强度也不稳定。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种超声流量计，通过在超声流量计变送器中设置程控放大及自动增益控制模，自适应调节回波电信号的幅值，实现了超声回波电信号的精确测量，满足了超声流量计系统测量准确度的要求。本专利技术实施例提供了一种超声流量计，包括测量管道和至少一对超声换能器，还包括超声流量计变送器，其中，所述至少一对超声换能器，安装于所述测量管道的管壁上，并与所述超声流量计变送器连接，用于发射超声波信号和接收超声回波信号，并将所述超声回波信号转换成回波电信号传输至所述超声流量计变送器；所述超声流量计变送器包括：程控放大及自动增益控制模块、控制模块和分析模块，所述程控放大及自动增益控制模块分别与所述控制模块、所述分析模块连接，其中，所述程控放大及自动增益控制模块，用于利用两级自适应增益调整回路，自适应调节所述超声换能器接收到的所述回波电信号的幅值；所述控制模块，用于辅助所述程控放大及自动增益控制模块完成所述回波电信号的两级自适应增益调整；所述分析模块，用于接收所述程控放大及自动增益控制模块发送的信号，并对所述信号进行分析，以得到所述测量管道内介质的传播流速及瞬时流量数据。本专利技术实施例通过在超声流量计中设置具有程控放大及自动增益控制模块的超声流量计变送器以及测量管道和至少一对超声换能器，使得接收到的回波电信号在被分析模块分析处理之前，能够通过两级自适应增益调整回路，完成幅值的自适应调节，达到了稳定回波电信号幅值的效果，实现了回波电信号的精确测量，满足了超声流量计系统测量准确度的要求。附图说明图1a是本专利技术实施例一中的超声流量计的外部结构示意图；图1b是本专利技术实施例一中的超声流量计变送器主体内部的结构示意图；图2是本专利技术实施例二中的超声流量计变送器的结构示意图；图3是本专利技术实施例三中的超声流量计的内部结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一本实施例提供了一种超声流量计。图1a是本专利技术实施例一提供的超声流量计100的外部结构示意图，如图1a所示，该流量计包括：测量管道110、至少一对超声换能器120和超声流量计变送器130，其中，至少一对超声换能器120，安装于测量管道110的管壁上，并与超声流量计变送器130连接，用于发射超声波信号和接收超声回波信号，并将所述超声回波信号转换成回波电信号传输至超声流量计变送器130。示例性的，以单通道超声流量计为例进行说明：测量管道110上分别设置有固定两个超声换能器120的安装座(图中未示出)，两个超声换能器120可以通过安装座固定于测量管道110上；安装座之间设置有接线盒131，接线盒131作为超声流量计变送器130的一部分，其中可以设置信号调理与采集模块(图中未示出)，接线盒131两端可以设置超声换能器120的接口(图中未示出)，以便信号调理与采集模块能够对超声换能器120进行控制；接线盒上部可以设置超声流量计变送器主体132，该超声流量计变送器主体132与接线盒131中的信号调理与采集模块连接；超声流量计变送器主体132内部可以设置程控放大及自动增益控制模块、分析模块、输入输出模块、掉电保护模块、电源管理模块、人机交互接口以及外扩RAM模块(各模块在图中均未示出)，此外，超声流量计变送器的主体上还可以固定有按键及LCD显示屏等输入输出设备(图中未示出)。图1b是本专利技术实施例一提供的超声流量计变送器主体132内部的结构示意图，如图1b所示，该超声流量计变送器主体132具体包括如下结构：程控放大及自动增益控制模块1321、控制模块1322和分析模块1323，程控放大及自动增益控制模块1321分别与控制模块1322、分析模块1323连接，其中，程控放大及自动增益控制模块1321，用于利用两级自适应增益调整回路，自适应调节超声换能器接收到的回波电信号的幅值。对于超声波流量计而言，每个超声换能器既可以作为发射换能器，又可以作为接收换能器。以单通道超声波流量计为例，如果其中一个超声换能器设置为发射换能器，与其对应的另外一个超声换能器则设置成接收换能器，二者能够沿着介质流动方向和介质流动逆方向交替的发射与接收超声测量信号。超声换能器接收到超声回波信号后，会将该超声回波信号转换成回波电信号，并发送至超声流量计的信号分析处理模块进行处理。但是，由于各超声换能器的特性存在差异，其安装尺寸也存在差距，导致各个通道的声程有所不同，又由于管道介质流场的影响，层流、紊流的存在，使得每次测量的接收信号大小不同，信号强度也不稳定，因此，为了实现超声回波电信号的精确测量，需要对超声换能器接收到的回波电信号进行自动反馈增益调节。本实施例中，在超声流量计变送器130中设置了程控放大及自动增益控制模块1321，该程控放大及自动增益控制模块1321能够通过两级自适应增益调整回路，实现对回波电信号幅值的自适应调节。控制模块1322，用于辅助程控放大及自动增益控制模块1321完成回波电信号的两级自适应增益调整。分析模块1323，用于接收程控放大及自动增益控制模块1321发送的信号，并对信号进行分析，以得到测量管道110内介质的传播流速及瞬时流量数据。本实施例中，例如，将沿着介质流动方向的超声换能器120接收到的回波电信号经过程控放大及自动增益控制模块1321和控制模块1322调节后，具备稳定并且相对准确的幅值，分析模块1323接收到该幅值稳定的回波电信号后，利用预设的分析算法对其进行分析，得到沿着介质流动方向的信号时间值。反之再通过信号通道切换电路，重复上述的流程，得到沿着介质流动逆方向的信号时间值，两者时间差，经过一系列的分析换算，得到测量管道110内介质的传播流速及瞬时流量数据。本实施例提供的超声流量计，通过在超声流量计中设置具有程控放大及自动增益控制模块的超声流量计变送器以及测量管道和至少一对超声换能器，使得接收到的回波电信号在被分析模块分析处理之前，能够通过两级自适应增益调整回路，完成幅值的自适应调节，达到了稳定回波电信号幅值的效果，实现了回波电信号的精确测量，满足了超声流量计系统测量准确度的要求。进一步的，超声流量计变送器主体132，还可以包括信号调理与采集模块，信号调理与采集模块与超声换能器120和控制模块1322连接，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声流量计，包括测量管道和至少一对超声换能器，其特征在于，还包括超声流量计变送器，其中，所述至少一对超声换能器，安装于所述测量管道的管壁上，并与所述超声流量计变送器连接，用于发射超声波信号和接收超声回波信号，并将所述超声回波信号转换成回波电信号传输至所述超声流量计变送器；所述超声流量计变送器包括：程控放大及自动增益控制模块、控制模块和分析模块，所述程控放大及自动增益控制模块分别与所述控制模块、所述分析模块连接，其中，所述程控放大及自动增益控制模块，用于利用两级自适应增益调整回路，自适应调节所述超声换能器接收到的所述回波电信号的幅值；所述控制模块，用于辅助所述程控放大及自动增益控制模块完成所述回波电信号的两级自适应增益调整；所述分析模块，用于接收所述程控放大及自动增益控制模块发送的信号，并对所述信号进行分析，以得到所述测量管道内介质的传播流速及瞬时流量数据。

【技术特征摘要】
1.一种超声流量计，包括测量管道和至少一对超声换能器，其特征在于，还包括超声流量计变送器，其中，所述至少一对超声换能器，安装于所述测量管道的管壁上，并与所述超声流量计变送器连接，用于发射超声波信号和接收超声回波信号，并将所述超声回波信号转换成回波电信号传输至所述超声流量计变送器；所述超声流量计变送器包括：程控放大及自动增益控制模块、控制模块和分析模块，所述程控放大及自动增益控制模块分别与所述控制模块、所述分析模块连接，其中，所述程控放大及自动增益控制模块，用于利用两级自适应增益调整回路，自适应调节所述超声换能器接收到的所述回波电信号的幅值；所述控制模块，用于辅助所述程控放大及自动增益控制模块完成所述回波电信号的两级自适应增益调整；所述分析模块，用于接收所述程控放大及自动增益控制模块发送的信号，并对所述信号进行分析，以得到所述测量管道内介质的传播流速及瞬时流量数据。2.根据权利要求1所述的超声流量计，其特征在于，所述程控放大及自动增益控制模块，包括：信号接收电路、初级放大电路、次级放大电路、峰值采样保持电路、模/数转换器、数/模转换器、电压调整电路、自增益控制芯片、自适应式闭环反馈电路和检波电路，所述信号接收电路、初级放大电路、次级放大电路、峰值采样保持电路、模/数转换器、控制模块、数/模转换器、电压调整电路、自增益控制芯片、自适应式闭环反馈电路和检波电路依次连接，其中，所述信号接收电路，用于接收所述超声换能器发送的所述回波电信号；所述初级放大电路，用于对所述回波电信号进行前置放大；所述次级放大电路，用于对经过前置放大后的回波电信号进行次级放大；所述峰值采样保持电路，还与所述自适应式闭环反馈电路连接，用于在模/数转换器对经过两级放大后的回波电信号进行采样的过程中，使所述经过两级放大后的回波电信号的幅值保持平稳，同时将所述幅值平稳的回波电信号发送至所述自适应式闭环反馈电路；所述模/数转换器，用于将所述幅值平稳的回波电信号转换为第一数字信号，并接收所述检波电路反馈的上一次采样过程中的回波电信号，并将上一次采样过程中的回波电信号转换为第二数字信号，以使所述控制模块能够利用预设算法对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行相应处理；所述控制模块，用于对所述第一数字信号进行第一比例-微分-积分调整，并利用预设算法和所述第二数字信号对经过第一比例-微分-积分调整后的数字信号进行反馈修正，得到第二比例-微分-积分调整信号；所述数/模转换器，用于将第二比例-微分-积分调整信号转换为模拟信号，并将所述模拟信号传输至所述电压调整模块；所述电压调整电路，用于调节所述模拟信号的电压幅值，以适应所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷战胜，姜超，李冰雨，王景帅，
申请(专利权)人：上海一诺仪表有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31