超声波流量计传感器在控制系统探讨  二十五

本系统设计的图3.4 中，R6、C3 组成低通网络，R4、C1 组成高通网络，两者串联就组成了带通滤波电路。为了获得较好的频率选择性，本设计中通频带定为1KHz。即L w =39.5KHz， H w =40.5kHz。

式中： + U 为同相输入端电压， C U 为电容C3 两端电压， i U 为输入电压。

以上式中的uf0 A 为在w = 0时的闭环电压放大倍数。

高通滤波网络与此同理，分析略。

为简化电路设计与计算取C1=C2=1000pf，则可解得：R4=24.7 KW，R6=25KW。

由于当uf0 A ³3 时，滤波器容易自激震荡而不稳。而我们在此并不需要滤波器再对信号放大多少倍，所以可取R3=R5=1KW的典型值。至此滤波器设计完毕。

4.3.3 二值化电路

接收传感器输出信号经过上述放大滤波电路后，就可以进行信号检测。其目的是确定接收信号的到达时间，这是整个电路中一个关键的地方，因为它不仅决定系统的测量精度，还关系到整个系统是否能正常工作。检测电路设计的要求是保证每次接收信号都能被准确的鉴别出来，通常利用比较器将输入信号与某一固定电平进行比较，输出不同的电平来产生上升或下降沿触发，转换成数字脉冲去触发单片机的外中断引脚。

如图中所示，R1 电阻的左端接收来自带通滤波器的正弦信号i U ，将其与R2 左端参考电压R U 进行比较，图中的参考电压是0V，所以此电压比较器被称作过零比较器。当i R U < U 时， 0 0(sat) U = +U ；当i R U > U 时， 0 0(sat) U = -U （ 0(sat) U 为饱和输出电压）。可见，在比较器的输入端进行模拟信号大小的比较，在输出端则以高电平或低电平（即数字信号1或0）来反映比较结果。

 超声波流量计