CN103900651B - 一种超声波燃气表混合信号处理电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波燃气表混合信号处理电路。本发明中前置放大电路、有源高阶带通滤波电路和自动增益模糊控制电路依次串联，动态峰值检测电路、脉冲发生电路和计时控制电路分别与自动增益模糊控制电路输出端连接；前置放大电路的输入端作为整体电路的信号输入端，动态峰值检测电路输出端、脉冲发生电路输出端和计时控制电路输出端作为整体电路的三个信号输出端。超声波燃气表的超声波信号经过前置放大电路进行放大，经有源高阶带通滤波电路进行滤波，通过自动增益模糊控制电路对超声波信号峰值进行实时调节，达到计量的精确度与稳定性。同时通过计时控制电路控制计时单元计时，准确得到管道中气体的流速。

Description

一种超声波燃气表混合信号处理电路

技术领域

本发明涉及一种电路，具体涉及一种超声波燃气表混合信号处理电路。

背景技术

随着生活水平的不断进步，人们越来越追求环保，污染严重的常规能源逐渐被人们摈弃。国家也在上世纪六七十年代推出燃气管道政策及相应措施。随着燃气输气管道的兴建与普及，燃气表如雨后春笋般涌现，从机械式膜式燃气表到电子式膜式燃气表，从膜式燃气表到超声波燃气表，新概念与新技术不断涌现。

目前市场上主流的燃气表有两种，一种为传统式的机械式膜式燃气表，一种为电子式膜式燃气表，而超声波燃气表则正以强劲的势头在燃气表市场中独占鳌头。

机械式膜式燃气表，是通过机械滚轮实现的，机械滚轮根据使用的气量进行加操纵，每使用一个单位，滚轮技术加一，终极实现气量计量记录。机械式膜式燃气表的优点是技术成熟、计量可靠、质量稳定，但其结构复杂、体积大，无温度与压力补偿，且随着使用时间加长皮膜老化造成计量不准确的问题凸显等缺点使其发展受到一定的阻碍。

电子式膜式燃气表是在传统机械式膜式燃气表基础上进行改进，增加了电子计量方式、显示功能、预支费和远程抄表功能，实现了半电子化。电子式膜式燃气表技术上改进较小，计量可靠性得到保证，新增了电子计量方式，实现了半电子化，有效解决了人工抄表的题目。但其复杂的结构，庞大的体积，以及计量本质技术并未改变的问题依然制约着它的发展。

在这样的市场形势下，一种更高科技，结构优化、解决本质计量技术的新模式应运而生。超声波燃气表就是在这个形势下崭露头角的。相较于目前主流的模式，其优势显而易见。超声波燃气表由于其全电子结构特点，与以往的机械表相比在机械噪音、精度、量程、可重复性以及寿命、维护上都有着无可相比的优势。超声波燃气表在欧洲和日本已经开始投入使用，对于拥有约上千万台容量的中国燃气表市场来说，超声波燃气表可观的前景必将会给有潜力的中国厂商带来一个新的发展机遇。

发明内容

本发明的目的就是提供一种超声波燃气表混合信号处理电路。

本发明包括前置放大电路、有源高阶带通滤波电路、自动增益模糊控制电路、动态峰值检测电路、脉冲发生电路和计时控制电路；前置放大电路、有源高阶带通滤波电路和自动增益模糊控制电路依次串联，动态峰值检测电路、脉冲发生电路和计时控制电路分别与自动增益模糊控制电路输出端连接；前置放大电路的输入端作为整体电路的信号输入端，动态峰值检测电路输出端、脉冲发生电路输出端和计时控制电路输出端作为整体电路的三个信号输出端。

所述的前置放大电路包括十一个电阻、四个电容、三个放大器和一个选择开关。第一电阻R1的一端接3.3V电源，第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的一端、第一电容C1的一端接第一放大器U1的同相输入端，第二电阻R2的另一端和第一电容C1的另一端接地，第一放大器U1的反相输入端和输出端接第三电阻R3的一端，第一放大器U1的电源正端和第二电容C2的一端接3.3V电源，第一放大器U1的电源负端和第二电容C2的另一端接地；第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端连接作为整体电路的信号输入端，第四电阻R4的另一端接地，第三电阻R3的另一端和第五电阻R5的另一端接第二放大器U2的同相输入端，第六电阻R6的一端和第七电阻R7的一端接第二放大器U2的反相输入端，第二放大器U2的电源正端和第三电容C3的一端接3.3V电源，第六电阻R6的另一端、第二放大器U2的电源负端和第三电容C3的另一端接地，第七电阻R7的另一端和第八电阻R8的一端接第二放大器U2的输出端；第八电阻R8的另一端接第三放大器U3的同相输入端，第九电阻R9的一端和开关K的公共端接第三放大器U3的反相输入端，第九电阻R9的另一端与第四电容C4的一端连接，开关K的两个选择端分别与第十电阻R10的一端和第十一电阻R11的一端连接，第三放大器U3的电源正端接3.3V电源，第三放大器U3的电源负端和第四电容C4的另一端接地，第十电阻R10的另一端和第十一电阻R11的另一端与第三放大器U3的输出端连接，作为前置放大电路输出端。

所述的有源高阶带通滤波电路包括十一个电阻、五个电容和两个放大器。第五电容C5的一端、第六电容C6的一端、第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端与第十四电阻R14的一端连接，第十二电阻R12的另一端接前置放大电路输出端，第五电容C5的另一端和第十五电阻R15的一端接第四放大器U4的同相输入端，第六电容C6的另一端和第十五电阻R15的另一端接地，第十六电阻R16的一端和第十七电阻R17的一端接第四放大器U4的反相输入端，第十六电阻R16的另一端接地，第四放大器U4的电源正端和第七电容C7的一端接3.3V电源，第四放大器U4的电源负端和第七电容C7的另一端接地，第十三电阻R13的另一端、第十七电阻R17的另一端和第十八电阻R18的一端接第四放大器U4的输出端；第八电容C8的一端、第九电容C9的一端、第十九电阻R19的一端接第十八电阻R18的另一端，第八电容C8的另一端和第二十电阻R20的一端接第五放大器U5的同相输入端，第九电容C9的另一端和第二十电阻R20的另一端接地，第二十一电阻R21的一端和第二十二电阻R22的一端接第五放大器U5的反相输入端，第五放大器U5的电源正端接3.3V电源，第五放大器U5的电源负端和第二十一电阻R21的另一端接地，第十四电阻R14的另一端、第十九电阻R19的另一端、第二十二电阻R22的另一端接第五放大器U5的输出端，作为有源高阶带通滤波电路输出端。

所述的自动增益模糊控制电路包括一个可变电阻、四个电阻、两个电容和一个放大器。第二十三电阻R23的一端接源高阶带通滤波电路输出端，第二十三电阻R23的另一端接第六放大器U6的同相输入端，第一可变电阻P1的一端和第二十四电阻R24的一端接第六放大器U6的反相输入端，第二十四电阻R24的另一端接地，第六放大器U6的电源正端和第十电容C10的一端接3.3V电源，第六放大器U6的电源负端和第十电容C13的另一端接地，第一可变电阻P1的另一端与第二十五电阻R25的一端连接，第二十五电阻R25的另一端和第十一电容C11的一端接第六放大器U6的输出端，第十一电容C11的另一端与第二十六电阻R26的一端连接，作为自动增益模糊控制电路的输出端，第二十六电阻R26的另一端接地。

所述的动态峰值检测电路包括五个电阻、四个电容、一个比较器、一个放大器和两个NPN型三极管。第二十七电阻R27的一端接自动增益模糊控制电路的输出端，第二十七电阻R27的另一端接第一比较器U9的同相输入端，第一NPN型三极管Q1的发射极、第二NPN型三极管Q2的集电极、第二十八电阻R28的一端、第十二电容C12的一端接第一比较器U9的反相输入端，第一比较器U9的电源正端、第十三电容C13的一端、第十四电容C14的一端、第二十九电阻R29的一端接3.3V电源，第二十九电阻R29的另一端接第一NPN型三极管Q1的集电极，第一NPN型三极管Q1的基极与第三十电阻R30的一端连接，第三十电阻R30的另一端接第一比较器U9的输出端，第一比较器U9的电源负端、第二NPN型三极管Q2的发射极、第十二电容C12的另一端、第十三电容C13的另一端、第十四电容C14的另一端接地；第二十八电阻R28的另一端接第七放大器U7的同相输入端，第七放大器U7的电源正端和第十五电容C15的一端接3.3V电源，第七放大器U7的电源负端和第十五电容C15的另一端接地，第七放大器U7的反相输入端与输出端连接，作为动态峰值检测电路输出端；第二NPN型三极管Q2的基极与第三十一电阻R31的一端连接，第三十一电阻R31的另一端作为控制信号输入端。

所述的脉冲发生电路包括三个电阻和一个比较器。第三十二电阻R32的一端接第二比较器U10的反相输入端，第三十二电阻R32的另一端接自动增益模糊控制电路的输出端，第三十三电阻R33的一端接第二比较器U10的同相输入端，第二比较器U10的电源正端接3.3V电源，第二比较器U10的电源负端和第三十三电阻R33的另一端接地，第三十四电阻R34的一端接第二比较器U10的输出端，第三十四电阻R34的另一端作为脉冲发生电路输出端。

所述的计时控制电路包括六个电阻、一个可变电阻、三个电容、一个放大器、一个比较器和一个触发器。第三十五电阻R35的一端与第二可变电阻P2的一端连接，第三十五电阻R35的另一端作为外部参考电源输入端，第三十六电阻R36的一端、第三十七电阻R37的一端、第十六电容C16的一端与第二可变电阻P2的另一端连接，第三十六电阻R36的另一端和、第十六电容C16的另一端接地，第三十七电阻R37的另一端接第八放大器U8的同相输入端，第八放大器U8的电源正端和第十七电容C17的一端接3.3V电源，第八放大器U8的电源负端和第十七电容C17的另一端接地，第八放大器U8的反相输入端和输出端与第三十八电阻R38的一端连接，第三十八电阻R38的另一端接第三比较器U11的反相输入端，第三比较器U11的同相输入端与第三十九电阻R39的一端连接，第三十九电阻R39的另一端接自动增益模糊控制电路的输出端，第三比较器U11的电源正端和第十八电容C18的一端接3.3V电源，第三比较器U11的电源负端和第十八电容C18的另一端接地，第三比较器U11的输出端与第四十电阻R40的一端连接，第四十电阻R40的另一端接触发器D的时钟端，触发器D的输入端和电源端与第十九电容C19的一端连接并接3.3V电源，第十九电容C19的接地，触发器D的输出端作为计时控制电路输出端，触发器D的受控端作为外部控制信号输入端。

本发明的有益效果：与传统的膜式表相比，超声波气体流量计由于是全电子式，无机械部分且有温度与压力补偿，故产品不受机械磨损故障影响，产品的可靠性和精度得到提高。同时，产品体积小、重量轻，重复性好，压损小，不易老化，使用寿命长；智能化，全电子式的结构，可以扩展预付费或GPRS功能。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为图1中前置放大电路的电路图；

图3为图1中有源高阶带通滤波电路的电路图；

图4为图1中自动增益模糊控制电路的电路图；

图5为图1中动态峰值检测电路的电路图；

图6为图1中脉冲发生电路的电路图；

图7为图1中计时控制电路的电路图；

图8为应用本发明电路的计量方法原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种超声波燃气表混合信号处理电路，包括前置放大电路1、有源高阶带通滤波电路2、自动增益模糊控制电路3、动态峰值检测电路4、脉冲发生电路5和计时控制电路6；前置放大电路1、有源高阶带通滤波电路2和自动增益模糊控制电路3依次串联，动态峰值检测电路4、脉冲发生电路5和计时控制电路6分别与自动增益模糊控制电路3输出端连接；前置放大电路1的输入端作为整体电路的信号输入端，动态峰值检测电路4输出端、脉冲发生电路5输出端和计时控制电路6输出端作为整体电路的三个信号输出端。

如图2所示，前置放大电路1包括十一个电阻、四个电容、三个放大器和一个选择开关。第一电阻R1的一端接3.3V电源，第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的一端、第一电容C1的一端接第一放大器U1的同相输入端，第二电阻R2的另一端和第一电容C1的另一端接地，第一放大器U1的反相输入端和输出端接第三电阻R3的一端，第一放大器U1的电源正端和第二电容C2的一端连接后接3.3V电源，第一放大器U1的电源负端和第二电容C2的另一端接地；第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端连接作为整体电路的信号输入端，第四电阻R4的另一端接地，第三电阻R3的另一端和第五电阻R5的另一端接第二放大器U2的同相输入端，第六电阻R6的一端和第七电阻R7的一端接第二放大器U2的反相输入端，第二放大器U2的电源正端和第三电容C3的一端连接后接3.3V电源，第六电阻R6的另一端、第二放大器U2的电源负端和第三电容C3的另一端接地，第七电阻R7的另一端和第八电阻R8的一端接第二放大器U2的输出端；第八电阻R8的另一端接第三放大器U3的同相输入端，第九电阻R9的一端和开关K的公共端接第三放大器U3的反相输入端，第九电阻R9的另一端与第四电容C4的一端连接，开关K的两个选择端分别与第十电阻R10的一端和第十一电阻R11的一端连接，第三放大器U3的电源正端接3.3V电源，第三放大器U3的电源负端和第四电容C4的另一端接地，第十电阻R10的另一端和第十一电阻R11的另一端与第三放大器U3的输出端连接，作为前置放大电路输出端。

如图3所示，有源高阶带通滤波电路2包括十一个电阻、五个电容和两个放大器。第五电容C5的一端、第六电容C6的一端、第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端与第十四电阻R14的一端连接，第十二电阻R12的另一端接前置放大电路输出端，第五电容C5的另一端和第十五电阻R15的一端接第四放大器U4的同相输入端，第六电容C6的另一端和第十五电阻R15的另一端接地，第十六电阻R16的一端和第十七电阻R17的一端接第四放大器U4的反相输入端，第十六电阻R16的另一端接地，第四放大器U4的电源正端和第七电容C7的一端连接后接3.3V电源，第四放大器U4的电源负端和第七电容C7的另一端接地，第十三电阻R13的另一端、第十七电阻R17的另一端和第十八电阻R18的一端接第四放大器U4的输出端；第八电容C8的一端、第九电容C9的一端、第十九电阻R19的一端接第十八电阻R18的另一端，第八电容C8的另一端和第二十电阻R20的一端接第五放大器U5的同相输入端，第九电容C9的另一端和第二十电阻R20的另一端接地，第二十一电阻R21的一端和第二十二电阻R22的一端接第五放大器U5的反相输入端，第五放大器U5的电源正端接3.3V电源，第五放大器U5的电源负端和第二十一电阻R21的另一端接地，第十四电阻R14的另一端、第十九电阻R19的另一端、第二十二电阻R22的另一端接第五放大器U5的输出端，作为有源高阶带通滤波电路输出端。

如图4所示，自动增益模糊控制电路3包括一个可变电阻、四个电阻、两个电容和一个放大器。第二十三电阻R23的一端接有源高阶带通滤波电路输出端，第二十三电阻R23的另一端接第六放大器U6的同相输入端，第一可变电阻P1的一端和第二十四电阻R24的一端接第六放大器U6的反相输入端，第二十四电阻R24的另一端接地，第六放大器U6的电源正端和第十电容C10的一端连接后接3.3V电源，第六放大器U6的电源负端和第十电容C10的另一端接地，第一可变电阻P1的另一端与第二十五电阻R25的一端连接，第二十五电阻R25的另一端和第十一电容C11的一端接第六放大器U6的输出端，第十一电容C11的另一端与第二十六电阻R26的一端连接，作为自动增益模糊控制电路的输出端，第二十六电阻R26的另一端接地。

如图5所示，动态峰值检测电路4包括五个电阻、四个电容、一个比较器、一个放大器和两个NPN型三极管。第二十七电阻R27的一端接自动增益模糊控制电路的输出端，第二十七电阻R27的另一端接第一比较器U9的同相输入端，第一NPN型三极管Q1的发射极、第二NPN型三极管Q2的集电极、第二十八电阻R28的一端、第十二电容C12的一端接第一比较器U9的反相输入端，第一比较器U9的电源正端、第十三电容C13的一端、第十四电容C14的一端、第二十九电阻R29的一端连接后接3.3V电源，第二十九电阻R29的另一端接第一NPN型三极管Q1的集电极，第一NPN型三极管Q1的基极与第三十电阻R30的一端连接，第三十电阻R30的另一端接第一比较器U9的输出端，第一比较器U9的电源负端、第二NPN型三极管Q2的发射极、第十二电容C12的另一端、第十三电容C13的另一端、第十四电容C14的另一端接地；第二十八电阻R28的另一端接第七放大器U7的同相输入端，第七放大器U7的电源正端和第十五电容C15的一端连接后接3.3V电源，第七放大器U7的电源负端和第十五电容C15的另一端接地，第七放大器U7的反相输入端与输出端连接，作为动态峰值检测电路输出端；第二NPN型三极管Q2的基极与第三十一电阻R31的一端连接，第三十一电阻R31的另一端作为控制信号输入端。

如图6所示，脉冲发生电路5包括三个电阻和一个比较器。第三十二电阻R32的一端接第二比较器U10的反相输入端，第三十二电阻R32的另一端接自动增益模糊控制电路的输出端，第三十三电阻R33的一端接第二比较器U10的同相输入端，第二比较器U10的电源正端接3.3V电源，第二比较器U10的电源负端和第三十三电阻R33的另一端接地，第三十四电阻R34的一端接第二比较器U10的输出端，第三十四电阻R34的另一端作为脉冲发生电路输出端。

如图7所示，计时控制电路6包括六个电阻、一个可变电阻、四个电容、一个放大器、一个比较器和一个触发器。第三十五电阻R35的一端与第二可变电阻P2的一端连接，第三十五电阻R35的另一端作为外部参考电源输入端，第三十六电阻R36的一端、第三十七电阻R37的一端、第十六电容C16的一端与第二可变电阻P2的另一端连接，第三十六电阻R36的另一端和第十六电容C16的另一端接地，第三十七电阻R37的另一端接第八放大器U8的同相输入端，第八放大器U8的电源正端和第十七电容C17的一端连接后接3.3V电源，第八放大器U8的电源负端和第十七电容C17的另一端接地，第八放大器U8的反相输入端和输出端与第三十八电阻R38的一端连接，第三十八电阻R38的另一端接第三比较器U11的反相输入端，第三比较器U11的同相输入端与第三十九电阻R39的一端连接，第三十九电阻R39的另一端接自动增益模糊控制电路的输出端，第三比较器U11的电源正端和第十八电容C18的一端连接后接3.3V电源，第三比较器U11的电源负端和第十八电容C18的另一端接地，第三比较器U11的输出端与第四十电阻R40的一端连接，第四十电阻R40的另一端接触发器D的时钟端，触发器D的输入端和电源端与第十九电容C19的一端连接并接3.3V电源，第十九电容C19的另一端接地，触发器D的输出端作为计时控制电路输出端，触发器D的受控端作为外部控制信号输入端。

该混合信号处理电路应用于超声波气体流量计中，用于测量气体流量，主要用于对超声波信号进行放大、滤波处理、峰值动态检测、气体自适应调节、自动增益模糊调节以及计时控制。

使用该混合信号处理电路的超声波燃气表的计量方法原理如图8所示，T1表示第一超声波换能器的发送，R1表示第一超声波换能器的接收，T2表示第二超声波换能器的发送，R2表示第二超声波换能器的接收，两个超声波换能器均为收发一体换能器；u为气体流速，D为声道宽度，L为一对超声波换能器的直线距离，α为超声波换能器安装与声道之间的角度。

顺流方向：

逆流方向：

t₁表示第一超声波换能器发出信号后到第二超声波换能器接收到信号的时间，t₂表示第二超声波换能器发出信号后到第一超声波换能器接收到信号的时间。

故：

因为c²＞＞u²cos²α，所以：

由于声速c是温度、介质种类和成分的函数，为一不确定量，故应消去c：

由于：

故将带入中得：

$u=\frac{L}{2\cos \mathrm{\α}}\·\frac{t_2-t_1}{t_1{t}_2}=\frac{D}{2sin\mathrm{\α}cos\mathrm{\α}}\·\frac{t_2-t_1}{t_1{t}_2}=\frac{D}{sin2\mathrm{\α}}\·\frac{t_2-t_1}{t_1{t}_2}$

由该式可知，气体流速与D、α、t₁、t₂有关，其中D与α为恒定值，故气体流速仅与t₁、t₂有关。因此，获得精确、稳定的t₁、t₂成为计量精确、稳定的关键。由于超声波信号在气体传播过程中衰减大、易受干扰，且超声波信号在不同气体介质中或者在不同气体流动速度下或者在不同压力环境下均有较大差异。

超声波换能器经过压电效应将机械能转换成电能，由超声波换能器转换而来的电信号不仅信号幅度小而且几乎湮没在各种噪声中。

超声波换能器所接收超声波信号强度，即声强，除与超声波激发强度(声源强度)、超声波换能器接收敏感度、灵敏度及频率特性有关外，还与超声波传输距离、管道中气体密度及管道压力有关。

平面声波在介质中传播时，声波强度将随传播距离的增加而减小，令声源辐射的声波强度为I₀，声波传播到距声源x的声强为I，则有

I＝I₀e^-2kx

式中k为声压衰减系数。

声波的衰减主要来自三个方面：一是介质的粘滞性(内摩擦)引起的，二是由介质的热传导引起的，三是声能的弛豫吸收。综合以上三项，衰减系数k的表达式为

$k=\frac{{\mathrm{\ω}}^2}{2{\mathrm{\ρc}}^3}\[\frac{4}{3}{\mathrm{\η}}^{\′}+\mathrm{\χ}(\frac{1}{C_v}-\frac{1}{C_p})+\frac{{\mathrm{\η}}^{\′\′}}{1+{\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{\τ}}^{\′2}}\]$

式中η″为低频容变粘滞系数，τ′表示弛豫时间，ρ和c为介质的密度与声速，η′为介质的切变粘滞系数，ω＝2πf称为声波的圆频率，x为热传导系数,C_V和C_P为定容和定压比热容。其中声速c也与介质的压强有关，关系式为

$c=\frac{\sqrt{\frac{\mathrm{\γ}RT}{M}}}{1-\frac{3\sqrt{2}}{4}\frac{pb}{RT}\[1-e^{-\frac{1}{2(1-\frac{3\sqrt{2}}{4}\frac{pb}{RT})}}\]}$

式中γ是比热比。

从上面的分析可以看出，当管道中压力产生较大的脉动时，流体的密度、声波在介质中的传播速度、流体介质脉动所需的弛豫时间都会引起较大的变动，这都会影响超声波的幅值。因此本专利中，采用对超声波信号动态幅值实时采集，通过自动增益模糊控制调整超声波信号的脉动幅值，从而得到稳定而精度的传播时间。

超声波燃气表将所得到的超声波信号经过前置放大电路进行放大，并且经过有源高阶带通滤波电路对叠加在超声波信号中的高频噪声与低频噪声进行滤除，使得超声波信号纯净而无干扰。由于在不同的气体流动速度下或者在不同成分的气体介质中或者在不同的管道压力环境中超声波信号强度有较大差异，因此经过处理后的信号需要经动态峰值检测电路将信号幅值实时传递给燃气表,通过自动增益模糊控制电路对超声波信号峰值进行实时调节，使超声波信号达到幅值稳定的效果，从而达到计量的精确度与稳定性。将脉冲发生电路中得到的计时脉冲发送到计时单元，同时通过计时控制电路控制计时单元计时，得到准确的t₁与t₂值，并将时间值传递到MCU,即可计算得到管道中气体的流速。

Claims (1)

1.一种超声波燃气表混合信号处理电路，包括前置放大电路、有源高阶带通滤波电路、自动增益模糊控制电路、动态峰值检测电路、脉冲发生电路和计时控制电路，其特征在于：所述的前置放大电路、有源高阶带通滤波电路和自动增益模糊控制电路依次串联，动态峰值检测电路、脉冲发生电路和计时控制电路分别与自动增益模糊控制电路输出端连接；前置放大电路的输入端作为整体电路的信号输入端，动态峰值检测电路输出端、脉冲发生电路输出端和计时控制电路输出端作为整体电路的三个信号输出端；

所述的前置放大电路包括十一个电阻、四个电容、三个放大器和一个选择开关；第一电阻R1的一端接3.3V电源，第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的一端、第一电容C1的一端接第一放大器U1的同相输入端，第二电阻R2的另一端和第一电容C1的另一端接地，第一放大器U1的反相输入端和输出端接第三电阻R3的一端，第一放大器U1的电源正端和第二电容C2的一端接3.3V电源，第一放大器U1的电源负端和第二电容C2的另一端接地；第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端连接作为整体电路的信号输入端，第四电阻R4的另一端接地，第三电阻R3的另一端和第五电阻R5的另一端接第二放大器U2的同相输入端，第六电阻R6的一端和第七电阻R7的一端接第二放大器U2的反相输入端，第二放大器U2的电源正端和第三电容C3的一端接3.3V电源，第六电阻R6的另一端、第二放大器U2的电源负端和第三电容C3的另一端接地，第七电阻R7的另一端和第八电阻R8的一端接第二放大器U2的输出端；第八电阻R8的另一端接第三放大器U3的同相输入端，第九电阻R9的一端和开关K的公共端接第三放大器U3的反相输入端，第九电阻R9的另一端与第四电容C4的一端连接，开关K的两个选择端分别与第十电阻R10的一端和第十一电阻R11的一端连接，第三放大器U3的电源正端接3.3V电源，第三放大器U3的电源负端和第四电容C4的另一端接地，第十电阻R10的另一端和第十一电阻R11的另一端与第三放大器U3的输出端连接，作为前置放大电路输出端；

所述的有源高阶带通滤波电路包括十一个电阻、五个电容和两个放大器；第五电容C5的一端、第六电容C6的一端、第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端与第十四电阻R14的一端连接，第十二电阻R12的另一端接前置放大电路输出端，第五电容C5的另一端和第十五电阻R15的一端接第四放大器U4的同相输入端，第六电容C6的另一端和第十五电阻R15的另一端接地，第十六电阻R16的一端和第十七电阻R17的一端接第四放大器U4的反相输入端，第十六电阻R16的另一端接地，第四放大器U4的电源正端和第七电容C7的一端接3.3V电源，第四放大器U4的电源负端和第七电容C7的另一端接地，第十三电阻R13的另一端、第十七电阻R17的另一端和第十八电阻R18的一端接第四放大器U4的输出端；第八电容C8的一端、第九电容C9的一端、第十九电阻R19的一端接第十八电阻R18的另一端，第八电容C8的另一端和第二十电阻R20的一端接第五放大器U5的同相输入端，第九电容C9的另一端和第二十电阻R20的另一端接地，第二十一电阻R21的一端和第二十二电阻R22的一端接第五放大器U5的反相输入端，第五放大器U5的电源正端接3.3V电源，第五放大器U5的电源负端和第二十一电阻R21的另一端接地，第十四电阻R14的另一端、第十九电阻R19的另一端、第二十二电阻R22的另一端接第五放大器U5的输出端，作为有源高阶带通滤波电路输出端；

所述的自动增益模糊控制电路包括一个可变电阻、四个电阻、两个电容和一个放大器；第二十三电阻R23的一端接源高阶带通滤波电路输出端，第二十三电阻R23的另一端接第六放大器U6的同相输入端，第一可变电阻P1的一端和第二十四电阻R24的一端接第六放大器U6的反相输入端，第二十四电阻R24的另一端接地，第六放大器U6的电源正端和第十电容C10的一端接3.3V电源，第六放大器U6的电源负端和第十电容C13的另一端接地，第一可变电阻P1的另一端与第二十五电阻R25的一端连接，第二十五电阻R25的另一端和第十一电容C11的一端接第六放大器U6的输出端，第十一电容C11的另一端与第二十六电阻R26的一端连接，作为自动增益模糊控制电路的输出端，第二十六电阻R26的另一端接地；

所述的动态峰值检测电路包括五个电阻、四个电容、一个比较器、一个放大器和两个NPN型三极管；第二十七电阻R27的一端接自动增益模糊控制电路的输出端，第二十七电阻R27的另一端接第一比较器U9的同相输入端，第一NPN型三极管Q1的发射极、第二NPN型三极管Q2的集电极、第二十八电阻R28的一端、第十二电容C12的一端接第一比较器U9的反相输入端，第一比较器U9的电源正端、第十三电容C13的一端、第十四电容C14的一端、第二十九电阻R29的一端接3.3V电源，第二十九电阻R29的另一端接第一NPN型三极管Q1的集电极，第一NPN型三极管Q1的基极与第三十电阻R30的一端连接，第三十电阻R30的另一端接第一比较器U9的输出端，第一比较器U9的电源负端、第二NPN型三极管Q2的发射极、第十二电容C12的另一端、第十三电容C13的另一端、第十四电容C14的另一端接地；第二十八电阻R28的另一端接第七放大器U7的同相输入端，第七放大器U7的电源正端和第十五电容C15的一端接3.3V电源，第七放大器U7的电源负端和第十五电容C15的另一端接地，第七放大器U7的反相输入端与输出端连接，作为动态峰值检测电路输出端；第二NPN型三极管Q2的基极与第三十一电阻R31的一端连接，第三十一电阻R31的另一端作为控制信号输入端；

所述的脉冲发生电路包括三个电阻和一个比较器；第三十二电阻R32的一端接第二比较器U10的反相输入端，第三十二电阻R32的另一端接自动增益模糊控制电路的输出端，第三十三电阻R33的一端接第二比较器U10的同相输入端，第二比较器U10的电源正端接3.3V电源，第二比较器U10的电源负端和第三十三电阻R33的另一端接地，第三十四电阻R34的一端接第二比较器U10的输出端，第三十四电阻R34的另一端作为脉冲发生电路输出端；

所述的计时控制电路包括六个电阻、一个可变电阻、三个电容、一个放大器、一个比较器和一个触发器；第三十五电阻R35的一端与第二可变电阻P2的一端连接，第三十五电阻R35的另一端作为外部参考电源输入端，第三十六电阻R36的一端、第三十七电阻R37的一端、第十六电容C16的一端与第二可变电阻P2的另一端连接，第三十六电阻R36的另一端和、第十六电容C16的另一端接地，第三十七电阻R37的另一端接第八放大器U8的同相输入端，第八放大器U8的电源正端和第十七电容C17的一端接3.3V电源，第八放大器U8的电源负端和第十七电容C17的另一端接地，第八放大器U8的反相输入端和输出端与第三十八电阻R38的一端连接，第三十八电阻R38的另一端接第三比较器U11的反相输入端，第三比较器U11的同相输入端与第三十九电阻R39的一端连接，第三十九电阻R39的另一端接自动增益模糊控制电路的输出端，第三比较器U11的电源正端和第十八电容C18的一端接3.3V电源，第三比较器U11的电源负端和第十八电容C18的另一端接地，第三比较器U11的输出端与第四十电阻R40的一端连接，第四十电阻R40的另一端接触发器D的时钟端，触发器D的输入端和电源端与第十九电容C19的一端连接并接3.3V电源，第十九电容C19的接地，触发器D的输出端作为计时控制电路输出端，触发器D的受控端作为外部控制信号输入端。