一种应用于时差式超声波流量计的脉冲噪声滤除方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及时差式超声波流量计，尤其是涉及一种应用于时差式超声波流量计的脉冲噪声滤除方法。
【背景技术】
[0002]随着电子科技的快速发展，超声波流量计以其无压损、宽量程、高精度等优异性能和卓越表现已在流量计量领域得以应用，其中，时差式超声波流量计以其测量原理简单而得到了最为广泛的应用。
[0003]时差式超声波流量计通过测量超声波信号沿同一路径的顺逆流传播时间来计算流体流量，因此顺逆流传播时间的测量准确度直接关系到是否能够得到正确的流体流量。在时差式超声波流量计中，时间测量的准确度由多种因素造成，而其中信号噪声是最普遍存在的一种干扰，噪声可以通过多种方式耦合到信号线上，那么对于信号线上的噪声处理就显得十分重要。
[0004]其次对于测量时间的获得，目前主流的技术是通过设置阈值，通过设置的阈值得到信号使能触发点，从而得到测量停止的时间，由于阈值只有一个，所以测量结果的不确定性大大增加，尤其是在噪声较大的环境下。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种应用于时差式超声波流量计的脉冲噪声滤除方法，为时差式超声波流量计提供对存在脉冲噪声的信号电路进行噪声滤除、保证测量结果准确的测量方法。
[0006]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
本发明在超声波信号传播时间测量的过程中，根据多阈值法设置多个阈值信号，阈值信号分别与正半周超声波信号、负半周超声波信号比较，产生与多个阈值信号相等的脉冲触发信号，多个脉冲触发信号结合逻辑门电路得到一个使能信号，当耦合进超声波信号的前置脉冲噪声影响其中任何一个脉冲触发信号时，获得的使能信号不会受前置脉冲噪声的影响，从而避免了前置脉冲噪声对时差式超声波流量计传播时间测量的影响。
[0007]所述多阈值法是指设置大于等于两个阈值信号，且至少一个阈值信号介于零电压信号与超声波信号最大正峰值信号之间、至少一个阈值信号介于零电压信号与超声波信号最大负峰值信号的绝对值之间，阈值信号的大小分别根据前一次测量得到的超声波信号最大正峰值和最大负峰值而定，阈值信号触发超声波信号时，在超声波信号的同一周期的波上产生脉冲触发信号。
[0008]所述逻辑门电路是指由逻辑或门、逻辑与门、逻辑非门、逻辑与非门单个或多个逻辑芯片组成的逻辑门电路，用于得到计时单元的使能信号。
[0009]所述使能信号是指由逻辑门电路产生，用于控制计时单元停止计时工作的信号，当使能信号有效时，计时单元才能识别停止计时的信号。
[0010]所述前置脉冲噪声是指时差式超声波流量计的超声波信号到达之前，耦合进来的脉冲噪声。
[0011 ]本发明具有的有益效果是:
超声波流量计的超声波信号多阈值测量方法，可以有效的滤去脉冲噪声，避免噪声对测量电路的影响，同时通过逻辑门得到的使能信号，可以直接用于原信号的过零点的检测上，避免了单阈值法在电路信号测量上由于噪声导致的测量不准确的情况，提高了超声波流量计的测量精度。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的测量原理示意图。
[0013]图2是普通的超声波信号单阈值下的触发时序图。
[0014]图3是本发明对耦合正向脉冲噪声的超声波信号采用双阈值法的时序图。
[0015]图4是本发明对耦合负向脉冲噪声的超声波信号采用双阈值法的时序图。
[0016]图1中:TDC:计时芯片，CPl:第一比较器，CP2:第二比较器，CP3:第三比较器，AP1:运算放大器，Tl:第一RS触发器，T2:第二RS触发器，Gl:与门，ENl:脉冲触发信号，EN2:脉冲触发信号，EN_stop:停止使能信号，stop:停止信号，start:开始计时信号，tl:理想情况下超声波传播时间，t2:实际情况下超声波传播时间，t3:双阈值下超声波传播测量时间，t4:双阈值法下超声波传播测量时间。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0018]本发明的脉冲噪声滤除方法是:
本发明在超声波信号传播时间测量的过程中，根据多阈值法设置多个阈值信号，阈值信号分别与正半周超声波信号、负半周超声波信号比较，产生与多个阈值信号相等的脉冲触发信号，多个脉冲触发信号结合逻辑门电路得到一个使能信号，当耦合进超声波信号的前置脉冲噪声影响其中任何一个脉冲触发信号时，获得的使能信号不会受前置脉冲噪声的影响，从而避免了前置脉冲噪声对时差式超声波流量计传播时间测量的影响。
[0019]所述多阈值法是指设置大于等于两个阈值信号，且至少一个阈值信号介于零电压信号与超声波信号最大正峰值信号之间、至少一个阈值信号介于零电压信号与超声波信号最大负峰值信号的绝对值之间，阈值信号的大小分别根据前一次测量得到的超声波信号最大正峰值和最大负峰值而定，阈值信号触发超声波信号时，在超声波信号的同一周期的波上产生脉冲触发信号。
[0020]所述逻辑门电路是指由逻辑或门、逻辑与门、逻辑非门、逻辑与非门单个或多个逻辑芯片组成的逻辑门电路，用于得到计时单元的使能信号。
[0021]所述使能信号是指由逻辑门电路产生，用于控制计时单元停止计时工作的信号，当使能信号有效时，计时单元才能识别停止计时的信号。
[0022]所述前置脉冲噪声是指时差式超声波流量计的超声波信号到达之前，耦合进来的脉冲噪声。
[0023]本发明的具体工程过程: 如图1所示，虚线框中所示为普通单阈值时间测量电路示意图，普通单阈值时间测量电路由第一比较器CPl、第二比较器CP2和第一触发器Tl及计时芯片TDC组成。
[0024]结合图2的单阈值法的时序图，在理想情况下，当发出激发信号时，计时芯片TDC开始计时，即计时芯片TDC上的开始计时信号start有效，在理想情况下超声波信号不会耦合有较大的噪声，设置阈值信号Ul在超声波信号正半周第二个和第三个波峰之间，将阈值信号Ul和超声波信号同时经过第一比较器CPl和第一RS触发器Tl，得到理想使能信号，同时超声波信号经过第二比较器CP2得到过零比较信号，当理想使能信号置高时，计时芯片TDC开始捕获过零比较信号的上升沿，在过零比较信号产生第一个上升沿的时候，计时芯片TDC停止计时，即计时芯片TDC的停止信号stop有效，那么此时从开始计时信号start有效开始计时到停止信号stop有效停止计时的时间就是理想情况下超声波传播时间