CN102721631A - 一种直接测量超声波衰减量的方法 - Google Patents

一种直接测量超声波衰减量的方法 Download PDF

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崔祜林
熊向前
杨健
李少华
白宇
王永全
黄永刚
赵岩
乔勇
邱军
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Abstract

本发明提供了一种直接测量超声波衰减信号幅值的方法，测得的超声衰减信号精度高，与查表查询方法比较而言其在精度上可以提高一个数量级，在粒度测量精度的提高有关键性作用。本方法在电路实现方案上结构简单、成本低廉、调试容易、适应大动态范围的衰减信号直接测量。

Description

一种直接测量超声波衰减量的方法
技术领域
本发明涉及一种检测信号强度的检测方法，具体涉及超声波粒度仪的超声衰减量检测方法。
背景技术
超声波在线粒度仪的基本测量原理是：透射过待测物料有效测量区域的超声信号衰减量，与测量区域的颗粒群的粒度分布具有相关关系。不同粒度分布的颗粒群对声波的吸收程度不同，导致穿透过待测颗粒群的不同超声波频率的超声信号衰减程度也是不一样的。透过颗粒群的超声波信号衰减量大小决定颗粒群粒度分布测量的精度。
通常的超声波在线粒度仪的超声衰减量测量方法是采取步进衰减器方式以查表方式来获得超声衰减信号的测量值。此种间接方法获得的超声衰减信号的大小精度较低(1～2dB)，而且在电子电路实现上较为复杂，成本较高。
发明内容
针对现有超声衰减信号检测方法存在的缺陷，本发明提供一种检测仪表结构简单、精度高、成本低廉、衰减信号大小直接量化的一种直接测量超声波衰减量的方法。
解决上述技术问题所采取的具体技术措施是：一种直接测量超声波衰减量的方法，其特征是：1)衰减信号采集：发射的超声波信号经过待测矿浆产生衰减，此衰减信号由接收用的超声波换能器(1)接收；2)衰减信号初步处理：超声波换能器(1)接收的衰减信号转换成模拟电信号进入信号调理电路(2)进行初步放大，然后由逻辑电路(3)控制调理过的超声波衰减信号输入到高频大动态交流信号处理电路(4)，经过高频大动态交流信号处理电路(4)调制成符合要求的直流信号A/D信号采集电路(5)；3)衰减信号读取：CPU通过程序控制直接从A/D信号采样电路中A/D转换器读取衰减信号值。此时的电路中，已经不用步进衰减器进行间接的测量，而是通过现有的简单电路实现超声波衰减的直接测量。
本发明的有益效果：由于采用信号调理电路、逻辑电路及与高分辨力的A/D信号采集电路相结合，粒度仪CPU系统直接测得超声衰减信号幅值，测量精度高，达到0.1dB。电路结构简单，且便于与数字电路接口，成本低。
附图说明
图1是本发明的系统框图
图2是本发明的结构原理图
具体实施方式
结合附图具体说明本发明的检测方法。
一种直接测量超声波衰减量的方法，如图1所示：
1)衰减信号采集：发射的超声波信号经过待测矿浆产生衰减，此衰减信号由接收用的超声波换能器1接收。
2)衰减信号处理：超声波换能器1接收的衰减信号转换成模拟电信号进入信号调理电路2进行放大，然后由逻辑电路3控制调理过的超声波衰减信号输入到高频大动态交流信号处理电路4，高频大动态交流信号处理电路特性为：
信号动态范围：92dB动态范围：-75dBm到+17dBm；
信号频率范围：DC-500MHz；
信号解调线性度：±1dB线性度
电压刻度：斜率25mV/dB；
经过高频大动态交流信号处理电路4调制成符合要求的直流信号A/D信号采集电路5，A/D采集电路特性为：
转换速率：100ksps
分辨率：12位
基准电压：DC2.5V
3)衰减信号读取：CPU通过程序控制可以直接从A/D信号采样电路中A/D转换器读取超声衰减信号大小，进而CPU可以通过粒度标定模型等程序模块得到高精度实时的矿浆粒度和浓度数据。
结合图2，说明本发明的检测方法：其接角关系为接收换能器1和接收电路的BNC端子连接，BNC连接到MAX4545，MAX4545连接到三极管9014，9014连接到AD8307，AD8307在连接到AD8031上，AD8031再与CPU单元连接，而CPU单元也与MAX4545连接，来控制信号的进出。工作原理为接收换能器1接收到的超声衰减信号，送到电路中的连接端子BNC后，由以MAX4545为核心的高隔离多路信号传输控制器3作为开关来接收模拟电信号，接收来的信号送入以低频、低噪声前置放大的三极管为核心的级联放大电路4，放大后的模拟信号进入以对数放大器为核心的高频大动态交流信号调制电路4，获得高频直流信号包络，该信号由CPU单元控制A/D转换器5进行采集。CPU单元获得此次测量的超声衰减值后，数据经过处理获得实时的矿浆浓度和粒度。

Claims (1)

1.超声波发射信号经过待测矿浆产生衰减，此衰减信号由接收用的超声波换能器(1)接收，并转换成模拟电信号进入信号调理电路(2)进行放大，然后由逻辑电路(3)控制调理过的超声波衰减信号输入到高频大动态交流信号处理电路(4)，经过高频大动态交流信号处理电路(4)调制成符合要求的直流信号A/D信号采集电路(5)，CPU通过程序控制可以直接从A/D信号采样电路中A/D转换器读取超声衰减信号大小，进而CPU可以通过粒度标定模型等程序模块计算得到高精度实时的矿浆粒度和浓度数据。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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