[发明专利]一种超声波燃气表混合信号处理电路

摘要

本发明涉及一种超声波燃气表混合信号处理电路。本发明中前置放大电路、有源高阶带通滤波电路和自动增益模糊控制电路依次串联，动态峰值检测电路、脉冲发生电路和计时控制电路分别与自动增益模糊控制电路输出端连接；前置放大电路的输入端作为整体电路的信号输入端，动态峰值检测电路输出端、脉冲发生电路输出端和计时控制电路输出端作为整体电路的三个信号输出端。超声波燃气表的超声波信号经过前置放大电路进行放大，经有源高阶带通滤波电路进行滤波，通过自动增益模糊控制电路对超声波信号峰值进行实时调节，达到计量的精确度与稳定性。同时通过计时控制电路控制计时单元计时，准确得到管道中气体的流速。

主权项

 一种超声波燃气表混合信号处理电路，包括前置放大电路、有源高阶带通滤波电路、自动增益模糊控制电路、动态峰值检测电路、脉冲发生电路和计时控制电路，其特征在于：所述的前置放大电路、有源高阶带通滤波电路和自动增益模糊控制电路依次串联，动态峰值检测电路、脉冲发生电路和计时控制电路分别与自动增益模糊控制电路输出端连接；前置放大电路的输入端作为整体电路的信号输入端，动态峰值检测电路输出端、脉冲发生电路输出端和计时控制电路输出端作为整体电路的三个信号输出端；所述的前置放大电路包括十一个电阻、四个电容、三个放大器和一个选择开关；第一电阻R1的一端接3.3V电源，第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的一端、第一电容C1的一端接第一放大器U1的同相输入端，第二电阻R2的另一端和第一电容C1的另一端接地，第一放大器U1的反相输入端和输出端接第三电阻R3的一端，第一放大器U1的电源正端和第二电容C2的一端接3.3V电源，第一放大器U1的电源负端和第二电容C2的另一端接地；第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端连接作为整体电路的信号输入端，第四电阻R4的另一端接地，第三电阻R3的另一端和第五电阻R5的另一端接第二放大器U2的同相输入端，第六电阻R6的一端和第七电阻R7的一端接第二放大器U2的反相输入端，第二放大器U2的电源正端和第三电容C3的一端接3.3V电源，第六电阻R6的另一端、第二放大器U2的电源负端和第三电容C3的另一端接地，第七电阻R7的另一端和第八电阻R8的一端接第二放大器U2的输出端；第八电阻R8的另一端接第三放大器U3的同相输入端，第九电阻R9的一端和开关K的公共端接第三放大器U3的反相输入端，第九电阻R9的另一端与第四电容C4的一端连接，开关K的两个选择端分别与第十电阻R10的一端和第十一电阻R11的一端连接，第三放大器U3的电源正端接3.3V电源，第三放大器U3的电源负端和第四电容C4的另一端接地，第十电阻R10的另一端和第十一电阻R11的另一端与第三放大器U3的输出端连接，作为前置放大电路输出端；所述的有源高阶带通滤波电路包括十一个电阻、五个电容和两个放大器；第五电容C5的一端、第六电容C6的一端、第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端与第十四电阻R14的一端连接，第十二电阻R12的另一端接前置放大电路输出端，第五电容C5的另一端和第十五电阻R15的一端接第四放大器U4的同相输入端，第六电容C6的另一端和第十五电阻R15的另一端接地，第十六电阻R16的一端和第十七电阻R17的一端接第四放大器U4的反相输入端，第十六电阻R16的另一端接地，第四放大器U4的电源正端和第七电容C7的一端接3.3V电源，第四放大器U4的电源负端和第七电容C7的另一端接地，第十三电阻R13的另一端、第十七电阻R17的另一端和第十八电阻R18的一端接第四放大器U4的输出端；第八电容C8的一端、第九电容C9的一端、第十九电阻R19的一端接第十八电阻R18的另一端，第八电容C8的另一端和第二十电阻R20的一端接第五放大器U5的同相输入端，第九电容C9的另一端和第二十电阻R20的另一端接地，第二十一电阻R21的一端和第二十二电阻R22的一端接第五放大器U5的反相输入端，第五放大器U5的电源正端接3.3V电源，第五放大器U5的电源负端和第二十一电阻R21的另一端接地，第十四电阻R14的另一端、第十九电阻R19的另一端、第二十二电阻R22的另一端接第五放大器U5的输出端，作为有源高阶带通滤波电路输出端；所述的自动增益模糊控制电路包括一个可变电阻、四个电阻、两个电容和一个放大器；第二十三电阻R23的一端接源高阶带通滤波电路输出端，第二十三电阻R23的另一端接第六放大器U6的同相输入端，第一可变电阻P1的一端和第二十四电阻R24的一端接第六放大器U6的反相输入端，第二十四电阻R24的另一端接地，第六放大器U6的电源正端和第十电容C10的一端接3.3V电源，第六放大器U6的电源负端和第十电容C13的另一端接地，第一可变电阻P1的另一端与第二十五电阻R25的一端连接，第二十五电阻R25的另一端和第十一电容C11的一端接第六放大器U6的输出端，第十一电容C11的另一端与第二十六电阻R26的一端连接，作为自动增益模糊控制电路的输出端，第二十六电阻R26的另一端接地；所述的动态峰值检测电路包括五个电阻、四个电容、一个比较器、一个放大器和两个NPN型三极管；第二十七电阻R27的一端接自动增益模糊控制电路的输出端，第二十七电阻R27的另一端接第一比较器U9的同相输入端，第一NPN型三极管Q1的发射极、第二NPN型三极管Q2的集电极、第二十八电阻R28的一端、第十二电容C12的一端接第一比较器U9的反相输入端，第一比较器U9的电源正端、第十三电容C13的一端、第十四电容C14的一端、第二十九电阻R29的一端接3.3V电源，第二十九电阻R29的另一端接第一NPN型三极管Q1的集电极，第一NPN型三极管Q1的基极与第三十电阻R30的一端连接，第三十电阻R30的另一端接第一比较器U9的输出端，第一比较器U9的电源负端、第二NPN型三极管Q2的发射极、第十二电容C12的另一端、第十三电容C13的另一端、第十四电容C14的另一端接地；第二十八电阻R28的另一端接第七放大器U7的同相输入端，第七放大器U7的电源正端和第十五电容C15的一端接3.3V电源，第七放大器U7的电源负端和第十五电容C15的另一端接地，第七放大器U7的反相输入端与输出端连接，作为动态峰值检测电路输出端；第二NPN型三极管Q2的基极与第三十一电阻R31的一端连接，第三十一电阻R31的另一端作为控制信号输入端；所述的脉冲发生电路包括三个电阻和一个比较器；第三十二电阻R32的一端接第二比较器U10的反相输入端，第三十二电阻R32的另一端接自动增益模糊控制电路的输出端，第三十三电阻R33的一端接第二比较器U10的同相输入端，第二比较器U10的电源正端接3.3V电源，第二比较器U10的电源负端和第三十三电阻R33的另一端接地，第三十四电阻R34的一端接第二比较器U10的输出端，第三十四电阻R34的另一端作为脉冲发生电路输出端；所述的计时控制电路包括六个电阻、一个可变电阻、三个电容、一个放大器、一个比较器和一个触发器；第三十五电阻R35的一端与第二可变电阻P2的一端连接，第三十五电阻R35的另一端作为外部参考电源输入端，第三十六电阻R36的一端、第三十七电阻R37的一端、第十六电容C16的一端与第二可变电阻P2的另一端连接，第三十六电阻R36的另一端和、第十六电容C16的另一端接地，第三十七电阻R37的另一端接第八放大器U8的同相输入端，第八放大器U8的电源正端和第十七电容C17的一端接3.3V电源，第八放大器U8的电源负端和第十七电容C17的另一端接地，第八放大器U8的反相输入端和输出端与第三十八电阻R38的一端连接，第三十八电阻R38的另一端接第三比较器U11的反相输入端，第三比较器U11的同相输入端与第三十九电阻R39的一端连接，第三十九电阻R39的另一端接自动增益模糊控制电路的输出端，第三比较器U11的电源正端和第十八电容C18的一端接3.3V电源，第三比较器U11的电源负端和第十八电容C18的另一端接地，第三比较器U11的输出端与第四十电阻R40的一端连接，第四十电阻R40的另一端接触发器D的时钟端，触发器D的输入端和电源端与第十九电容C19的一端连接并接3.3V电源，第十九电容C19的接地，触发器D的输出端作为计时控制电路输出端，触发器D的受控端作为外部控制信号输入端。