专利名称：超声波信号智能滤波电路的制作方法
技术领域：
超声波信号智能滤波电路，涉及超声波发射接收电路中滤波电路的改进，适用于大流量超声波气体流量计、液体浓度计，气体组分分析仪。
背景技术：
现有各种超声波测量仪器中，超声波接收信号的滤波电路大多采用固定中心频率和Q值滤波电路，或者采用频率控制的电容式集成数字滤波器。固定中心频率和Q值滤波电路的特点只能滤波固定频率的噪声，且固定的Q值不能设计的过高，一般不超过3，否则会引起电路振荡。电容式集成数字滤波器的特点是，具有和MCU控制器接口简单，软件实现算法简单等特点，但它的不足是，中心频率的变化非线性，随着中心频率的升高，中心频率变化步距会越来越大，Q值随着中心频率的升高Q值变得越来越小，最终小于等于1。例如，在超声波气体流量计的应用中，由于实际应用环境的复杂性和多样性，来自电源系统的共模干扰、超声波发射电路的自身噪声、气体流动带来的啸叫噪声等都会不断的影响着超声波气体流量计的精度和运行稳定性，同时由于超声波气体流量计超声波换能器频率的差异化，造成了固定频率、Q值的滤波电路很难适应现代智能化超声波气体流量计的应用需要。
发明内容针对现在超声波信号滤波电路的不足，本发明人通过长期研究，设计了一种生产和使用方便，能够自动根据超声波回波接收信号的频率，调整滤波中心频率和Q值的超声波信号智能滤波电路。本实用新型智能滤波电路主要由可调集成滤波器、数字电位器矩阵、MCU控制器、 频率和相位检测电路构成，可调集成滤波器分别与数字电位器矩阵、频率和相位检测电路连接，MCU控制器分别与数字电位器矩阵、频率和相位检测电路连接。可调集成滤波器为高阶连续电阻可调集成滤波器。可调集成滤波器接收超声波信号，MCU控制器实时采集超声波频率，然后根据超声波实际频率和预先设定的Q值计算出数字电位器矩阵中各个电阻的阻值，最后由MCU控制器在线修改数字电位器矩阵各个电阻的阻值，进而实现滤波电路的在线调整。滤波电路的可调集成滤波器芯片和数字电位器矩阵芯片采用电位器矩阵芯片，最大电阻值是50ΚΩ，电位器的分辨率为256档位，可以实现最小196Ω的电阻分辨率，中心频率线性化设置，频率从25KHz 250KHz范围内连续可调，最小分辨率为IKHz，Q值在0. 2 10范围内连续可调，最小分辨率为0.1。数字电位器矩阵和高阶连续电阻可调集成滤波器的使用，改变了以往数字滤波电路中的中心频率变化步距非线性以及随着中心频率越来越高Q值越来越小(最终等于1) 的弊端。频率和相位检测电路的使用，实现了滤波器中心频率和Q值可以根据超声波回波信号实际频率进行调整自适应能力。[0008]本实用新型智能滤波电路制作和使用方便，自适应抗干扰能力强，通过对中心频率线性化设置，使得对滤波器中心频率控制精确，滤波效果好，抗干扰能力强，适用范围广， 智能化程度高，可广泛应用于超声波流量计上，也适用于液体浓度测量、气体组分分析仪， 可有效提高检测的稳定性、可靠性和精确度。
所附图是本实用新型的实施例，图1.本实用新型电路示意图。
具体实施方式
本实用新型智能滤波电路主要由可调集成滤波器、数字电位器矩阵、MCU控制器、 频率和相位检测电路构成。可调集成滤波器采用高阶连续电阻可调集成滤波器。可调集成滤波器接收超声波信号，分别与数字电位器矩阵、频率和相位检测电路连接，MCU控制器分别与数字电位器矩阵、频率和相位检测电路连接。滤波电路的可调集成滤波器芯片和数字电位器矩阵芯片采用电位器矩阵芯片，最大电阻值是50ΚΩ，电位器的分辨率为256档位， 实现最小196 Ω的电阻分辨率。本实用新型智能滤波电路工作时，可调集成滤波器接收超声波信号，MCU控制器采集超声波信号的频率，然后根据接收到的超声波实际频率，计算出需要带通滤波器的中心频率和Q值，再根据中心频率和Q值计算出电阻滤波参数，最后把电阻参数调整值设置到数字电位器矩阵中，中心频率线性化设置，实现频率从25ΚΗζ 250ΚΗζ范围内连续可调，最小分辨率为IKHz，在中心频率范围内，Q值在0. 2 10范围内连续可调，最小分辨率为0. 1，从根本上解决通常出现的一些干扰噪声，可有效提高超声测量的稳定性、可靠性和的精确度。
权利要求1.超声波信号智能滤波电路，由可调集成滤波器、数字电位器矩阵、MCU控制器、频率和相位检测电路构成，其特征在于可调集成滤波器分别与数字电位器矩阵、频率和相位检测电路连接，MCU控制器分别与数字电位器矩阵、频率和相位检测电路连接，中心频率线性化设置，频率从25KHz 250KHz范围内连续可调，最小分辨率为IKHz，在中心频率范围内， Q值在0. 2 10范围内连续可调，最小分辨率为0. 1。
2.根据权利要求1所述的智能滤波电路，其特征在于可调集成滤波器芯片和数字电位器矩阵芯片采用电位器矩阵芯片，最大电阻值为50ΚΩ，电位器的分辨率为256档位，最小电阻分辨率为196 Ω。
专利摘要超声波信号智能滤波电路，涉及超声波发射接收电路中滤波电路的改进，适用于大流量超声波气体流量计、液体浓度计，气体组分分析仪。本实用新型智能滤波电路由可调集成滤波器、数字电位器矩阵、MCU控制器、频率和相位检测电路组成，通过对超声波信号的接收，实时采集超声波频率，在线修改数字电位器矩的阻值和中心频率线性化设置，实现了能够根据超声波实际频率变化而实时调整中心频率和Q值的自适应功能。本实用新型智能滤波电路制作和使用都方便，可以广泛使用在各种利用超声波进行测量的仪器上，可有效提高测量仪器的智能化程度，测量的稳定性、可靠性和的精确度。
文档编号H03H17/02GK202103632SQ20112013806
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日
发明者陆宝钧, 陈雄生 申请人:上海中核维思仪器仪表有限公司