專利名稱：超聲波信號智能濾波電路的制作方法
技術領域：
超聲波信號智能濾波電路，涉及超聲波發射接收電路中濾波電路的改進，適用于大流量超聲波氣體流量計、液體濃度計，氣體組分分析儀。
背景技術：
現有各種超聲波測量儀器中，超聲波接收信號的濾波電路大多采用固定中心頻率和Q值濾波電路，或者采用頻率控制的電容式集成數字濾波器。固定中心頻率和Q值濾波電路的特點只能濾波固定頻率的噪聲，且固定的Q值不能設計的過高，一般不超過3，否則會引起電路振蕩。電容式集成數字濾波器的特點是，具有和MCU控制器接口簡單，軟件實現算法簡單等特點，但它的不足是，中心頻率的變化非線性，隨著中心頻率的升高，中心頻率變化步距會越來越大，Q值隨著中心頻率的升高Q值變得越來越小，最終小于等于1。例如，在超聲波氣體流量計的應用中，由于實際應用環境的復雜性和多樣性，來自電源系統的共模干擾、超聲波發射電路的自身噪聲、氣體流動帶來的嘯叫噪聲等都會不斷的影響著超聲波氣體流量計的精度和運行穩定性，同時由于超聲波氣體流量計超聲波換能器頻率的差異化，造成了固定頻率、Q值的濾波電路很難適應現代智能化超聲波氣體流量計的應用需要。
發明內容針對現在超聲波信號濾波電路的不足，本發明人通過長期研究，設計了一種生產和使用方便，能夠自動根據超聲波回波接收信號的頻率，調整濾波中心頻率和Q值的超聲波信號智能濾波電路。本實用新型智能濾波電路主要由可調集成濾波器、數字電位器矩陣、MCU控制器、 頻率和相位檢測電路構成，可調集成濾波器分別與數字電位器矩陣、頻率和相位檢測電路連接，MCU控制器分別與數字電位器矩陣、頻率和相位檢測電路連接。可調集成濾波器為高階連續電阻可調集成濾波器。可調集成濾波器接收超聲波信號，MCU控制器實時采集超聲波頻率，然后根據超聲波實際頻率和預先設定的Q值計算出數字電位器矩陣中各個電阻的阻值，最后由MCU控制器在線修改數字電位器矩陣各個電阻的阻值，進而實現濾波電路的在線調整。濾波電路的可調集成濾波器芯片和數字電位器矩陣芯片采用電位器矩陣芯片，最大電阻值是50ΚΩ，電位器的分辨率為256檔位，可以實現最小196Ω的電阻分辨率，中心頻率線性化設置，頻率從25KHz 250KHz范圍內連續可調，最小分辨率為IKHz，Q值在0. 2 10范圍內連續可調，最小分辨率為0.1。數字電位器矩陣和高階連續電阻可調集成濾波器的使用，改變了以往數字濾波電路中的中心頻率變化步距非線性以及隨著中心頻率越來越高Q值越來越小(最終等于1) 的弊端。頻率和相位檢測電路的使用，實現了濾波器中心頻率和Q值可以根據超聲波回波信號實際頻率進行調整自適應能力。[0008]本實用新型智能濾波電路制作和使用方便，自適應抗干擾能力強，通過對中心頻率線性化設置，使得對濾波器中心頻率控制精確，濾波效果好，抗干擾能力強，適用范圍廣， 智能化程度高，可廣泛應用于超聲波流量計上，也適用于液體濃度測量、氣體組分分析儀， 可有效提高檢測的穩定性、可靠性和精確度。
所附圖是本實用新型的實施例，圖1.本實用新型電路示意圖。
具體實施方式
本實用新型智能濾波電路主要由可調集成濾波器、數字電位器矩陣、MCU控制器、 頻率和相位檢測電路構成。可調集成濾波器采用高階連續電阻可調集成濾波器。可調集成濾波器接收超聲波信號，分別與數字電位器矩陣、頻率和相位檢測電路連接，MCU控制器分別與數字電位器矩陣、頻率和相位檢測電路連接。濾波電路的可調集成濾波器芯片和數字電位器矩陣芯片采用電位器矩陣芯片，最大電阻值是50ΚΩ，電位器的分辨率為256檔位， 實現最小196 Ω的電阻分辨率。本實用新型智能濾波電路工作時，可調集成濾波器接收超聲波信號，MCU控制器采集超聲波信號的頻率，然后根據接收到的超聲波實際頻率，計算出需要帶通濾波器的中心頻率和Q值，再根據中心頻率和Q值計算出電阻濾波參數，最后把電阻參數調整值設置到數字電位器矩陣中，中心頻率線性化設置，實現頻率從25ΚΗζ 250ΚΗζ范圍內連續可調，最小分辨率為IKHz，在中心頻率范圍內，Q值在0. 2 10范圍內連續可調，最小分辨率為0. 1，從根本上解決通常出現的一些干擾噪聲，可有效提高超聲測量的穩定性、可靠性和的精確度。
權利要求1.超聲波信號智能濾波電路，由可調集成濾波器、數字電位器矩陣、MCU控制器、頻率和相位檢測電路構成，其特征在于可調集成濾波器分別與數字電位器矩陣、頻率和相位檢測電路連接，MCU控制器分別與數字電位器矩陣、頻率和相位檢測電路連接，中心頻率線性化設置，頻率從25KHz 250KHz范圍內連續可調，最小分辨率為IKHz，在中心頻率范圍內， Q值在0. 2 10范圍內連續可調，最小分辨率為0. 1。
2.根據權利要求1所述的智能濾波電路，其特征在于可調集成濾波器芯片和數字電位器矩陣芯片采用電位器矩陣芯片，最大電阻值為50ΚΩ，電位器的分辨率為256檔位，最小電阻分辨率為196 Ω。
專利摘要超聲波信號智能濾波電路，涉及超聲波發射接收電路中濾波電路的改進，適用于大流量超聲波氣體流量計、液體濃度計，氣體組分分析儀。本實用新型智能濾波電路由可調集成濾波器、數字電位器矩陣、MCU控制器、頻率和相位檢測電路組成，通過對超聲波信號的接收，實時采集超聲波頻率，在線修改數字電位器矩的阻值和中心頻率線性化設置，實現了能夠根據超聲波實際頻率變化而實時調整中心頻率和Q值的自適應功能。本實用新型智能濾波電路制作和使用都方便，可以廣泛使用在各種利用超聲波進行測量的儀器上，可有效提高測量儀器的智能化程度，測量的穩定性、可靠性和的精確度。
文檔編號H03H17/02GK202103632SQ20112013806
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月4日 優先權日2011年5月4日
發明者陸寶鈞, 陳雄生 申請人:上海中核維思儀器儀表有限公司