一种气体超声流量计阶梯式增益调整电路制造技术

本实用新型专利技术属于流量测量技术领域，尤其涉及一种气体超声流量计阶梯式增益调整电路，包括数字电位器U8和数字电位器U45、运放U14、电容C36、电电阻R43、阻R67、电阻R229、电阻R3、电阻R4、3.3V直流电源。本实用新型专利技术的有益效果是：将基本运算放大器电路的反馈电阻由一个阻值固定的电阻改为两个256位阻值可调的数字电位器，并通过需将5K和100K两个阻值相差较大的两个电阻组合使用，实现了高效率电路增益调整，提高了测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于流量测量
，尤其涉及一种气体超声流量计阶梯式增益调整电路。
技术介绍
随着国民经济的迅速发展，为了满足气体流量测量准确度不断提高的要求，气体超声波流量计被广泛应用于气体流量的检测中。超声波流量计应用最广泛的为时差法，时差法是通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播时间之差来计算气体流速的。气体超声波流量计需要对采集到的信号进行放大。但是受到传感器差异等其他客观条件制约，采集到的超声波信号也存在差异。而现有气体超声波流量计信号处理电路多应用固定增益电路，导致采集到的幅值大小不同信号得不到合适的处理，这样就导致了流量计测量不准确，精度不高的问题。例如，在四声道超声波流量计测量中，由于各个声道长度不同和测量时气体流速的变化，导致每次测量时传感器接收信号幅值大小也不同，故需要自动增益控制对接收信号的大小进行调节，以满足精度要求。
技术实现思路
为了解决因为传感器差异、声道长度差异，气体流速变化等不可控因素造成的测量不准确、精度不高的技术问题，本技术提供一种气体超声流量计阶梯式增益调整电路，利用阶梯式增益调整电路对超声信号进行处理，可以大幅度提高流量计测量精度。一种气体超声流量计阶梯式增益调整电路，其特征在于包括数字电位器U8和数字电位器U45、运放U14、电容C36、电电阻R43、阻R67、电阻R229、电阻R3、电阻R4、3.3V直流电源，信号1脚串联电阻R67连接运放U14的2脚，信号2脚一端经过电容C36接地，一端连接运放U14的3脚，运放U14的8脚、4脚分别连接3.3V直流电源和地，运放U14的1脚输出放大处理后的信号；运放U14的2脚串联电阻R229与数字电位器U45的7脚连接，运放U14的1脚、8脚同时串联电阻R43与数字电位器U8的7脚连接；3.3V直流电源直接与数字电位器U45的2脚连接，同时分别串联电阻R3、电阻R4与数字电位器U45的5脚、4脚连接，数字电位器U45的4脚、5脚还分别与MCU连接，数字电位器U45的3脚、6脚同时接地；数字电位器U8的1脚、8脚同时与运放U14的1脚连接，数字电位器U8的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚连接结构与数字电位器U45的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚连接结构相同。3.3V直流电源直接与数字电位器U8的2脚连接，同时分别串联电阻R3、电阻R4与数字电位器U8的5脚、4脚连接，数字电位器U8的4脚、5脚还分别与MCU连接，数字电位器U8的3脚、6脚同时接地。本技术的有益效果是：应用基本运算放大器电路将其中的反馈电阻由一个阻值固定的电阻改为两个256位阻值可调的数字电位器，并通过需将5K和100K两个阻值相差较大的两个电阻组合使用，实现了高效率电路增益调整，相较于原本反馈电阻值固定的反向放大电路，阶梯式增益调整电路可以处理的信号范围更大，效率更高，更稳定；可以大幅度提高流量计测量精度。而且本技术测量方法简单，实用性强，成本低适用于更多气体流速变化大的工业现场。附图说明图1为现有技术固定增益式调整电路原理图；图2为本技术的阶梯式增益调整电路原理图。具体实施方式下面结合附图对技术的一种具体实施方式做出说明。如图2所示，本技术提供一种气体超声流量计阶梯式增益调整电路，信号1脚串联电阻R67连接运放U14的2脚，信号2脚一端经过电容C36接地，一端连接运放U14的3脚，运放U14的8脚、4脚分别连接3.3V直流电源和地，运放U14的1脚输出放大处理后的信号。运放U14的2脚串联电阻R229连接到数字电位器U45的7脚，运放U14的1脚、8脚同时串联电阻R43连接到数字电位器U8的7脚，数字电位器U8的1脚、8脚连接到运放U14的1脚，其他管脚即管脚2、3、4、5、6的连接同数字电位器U45。3.3V直流电源直接与数字电位器U45的2脚连接，同时分别串联电阻R3、电阻R4连接到数字电位器U45的5脚、4脚。数字电位器U45的4脚、5脚还分别与MCU的相应管脚连接，给数字电位器U45传送指令以调节数字电位器U45输出阻值，数字电位器U45的3脚、6脚同时接地。具体地说：数字电位器U8的管脚2、3、4、5、6的连接为：3.3V直流电源直接与数字电位器U8的2脚连接，同时分别串联电阻R3、电阻R4与数字电位器U8的5脚、4脚连接，数字电位器U8的4脚、5脚还分别与MCU相应管脚连接，数字电位器U8的3脚、6脚同时接地。本技术采用阶梯式增益调整电路，是应用基本运算放大器电路将其中的反馈电阻由一个阻值固定的电阻改为两个256位阻值可调的数字电位器，因为数字电位器阻值不是连续变化的，所以需要用5K和100K两个阻值相差较大的两个电阻组合使用，实现高效率电路增益调整。MCU将采集到的输入信号的幅值大小的数据发送给数字电位器，数字电位器根据接收到的数据调整输出阻值的大小，以便将输入信号放大到系统需要的幅值。若MCU检测到输入信号幅值较大，则调整额定阻值较小数字电位器即5K，使信号幅值更接近额定值。若MCU检测到输入信号幅值较小，则调节阻值较大的数字电位器即100K。现有技术的固定增益式调整电路原理图如图1所示，信号延1、2两脚输入，1脚经过电阻R5分别连接放大器2脚和电阻R1，电阻R1另一端连接电阻R2，电阻R2另一端连接放大器输出端即1脚；信号输入2脚分别连接放大器3脚和电容C1,电容C1另一端及放大器4脚共地，放大器8脚连接24V直流电压。该放大电路增益为： A = R 1 + R 2 R 5 ]]>本技术将R1、R2分别替换成5K和100K数字电位器，则数字电位器阻值调整为： R W B ( D ) = D × R A B 256 + 2 × R W ]]>RWB：为输出电阻RAB：为额定电阻RW：接触电阻D：二进制编码相较于原本反馈电阻值固定的反向放大电路，本技术的阶梯式增益调整电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体超声流量计阶梯式增益调整电路，其特征在于包括数字电位器U8和数字电位器U45、运放U14、电容C36、电电阻R43、阻R67、电阻R229、电阻R3、电阻R4、3.3V直流电源，信号1脚串联电阻R67连接运放U14的2脚，信号2脚一端经过电容C36接地，一端连接运放U14的3脚，运放U14的8脚、4脚分别连接3.3V直流电源和地，运放U14的1脚输出放大处理后的信号；运放U14的2脚串联电阻R229与数字电位器U45的7脚连接，运放U14的1脚、8脚同时串联电阻R43与数字电位器U8的7脚连接；3.3V直流电源直接与数字电位器U45的2脚连接，同时分别串联电阻R3、电阻R4与数字电位器U45的5脚、4脚连接，数字电位器U45的4脚、5脚还分别与MCU连接，数字电位器U45的3脚、6脚同时接地；数字电位器U8的1脚、8脚同时与运放U14的1脚连接，数字电位器U8的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚连接结构与数字电位器U45的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚连接结构相同。

【技术特征摘要】
1.一种气体超声流量计阶梯式增益调整电路，其特征在于包括数字电位器U8和数字电位
器U45、运放U14、电容C36、电电阻R43、阻R67、电阻R229、电阻R3、电阻R4、3.3V
直流电源，信号1脚串联电阻R67连接运放U14的2脚，信号2脚一端经过电容C36接地，
一端连接运放U14的3脚，运放U14的8脚、4脚分别连接3.3V直流电源和地，运放U14
的1脚输出放大处理后的信号；运放U14的2脚串联电阻R229与数字电位器U45的7脚
连接，运放U14的1脚、8脚同时串联电阻R43与数字电位器U8的7脚连接；3.3V直流
电源直接与数字电位器U45的2脚连接，同时分别串联电阻R3...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲诚，李长奇，
申请(专利权)人：天津市迅尔电子信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12