CN112747797B - 流量计量电路 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种流量计量电路。本申请实施例提供的流量计量电路，通过一级放大电路将超声回波信号放大处理为第一输出信号，再利用饱和放大电路将第一输出信号放大处理为波形斜率符合预设斜率条件的第二输出信号，然后，再利用过零比较电路对第二输出信号进行处理以确定目标时间窗口，并且利用阈值比较电路对第一输出信号进行处理以确定结束信号波形，最后，在处理电路中利用阈值比较电路与过零比较电路所输出的结果确定结束信号，并通过该结束信号的脉冲上升沿确定超声燃气表的飞行时间，从而提升了整体的测量精度。
Description
技术领域
本申请涉及计量技术领域，尤其涉及一种流量计量电路。
背景技术
随着计量技术的快速发展，在燃气表行业已经普遍采用自动计量的方式对流量进行计量，其中，根据采集超声波传播时间，进行测试流量的计量技术，凭借其结构简单、计量精度高、无传动齿轮、无磨损等等优点，越来越被目前主流的气表厂商、燃气公司以及用户认可与信任。
在测量超声波传播时间时，基本都是利用专门的时间数字转换器(Time-to-Digital Converter，TDC)芯片记录超声波传播起始时刻与结束时刻来进行计算，其中，TDC芯片测量结束时刻都是判断结束信号脉冲的上升沿。结束信号脉冲都是由超声信号经过比较器阈值后产生，比较器的阈值电压一般通过分压电阻产生。
然而，当电源电压发生波动时，通过分压电阻的方式，会导致比较器的阈值电平也会同步波动，此时对于相同的超声回波大小，比较器阈值电平的波动会导致通过比较器产生的结束时刻方波的时间存在波动，进而会影响飞行时间的测量精度。
申请内容
本申请实施例提供一种流量计量电路，以避免比较器阈值电平随电源电压发生波动而导致飞行时间的测量精度降低的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种流量计量电路，基于超声波传感器输出的超声回波信号进行流量计量，所述电路，包括：
一级放大电路，用于将所述超声回波信号放大处理为第一输出信号；
饱和放大电路，用于将所述第一输出信号放大处理为第二输出信号，所述第二输出信号的波形斜率符合预设斜率条件；
所述一级放大电路的输出端连接有对所述第一输出信号进行比较的阈值比较电路，所述饱和放大电路的输出端连接有对所述第二输出信号进行比较的过零比较电路；
处理电路，用于根据所述阈值比较电路与所述过零比较电路输出的结果确定结束信号，其中，所述结束信号的脉冲上升沿用于确定超声燃气表的飞行时间。
在一种可能的设计中，所述阈值比较电路以及所述过零比较电路的信号参考电平均由同一电源提供。
在一种可能的设计中，所述阈值比较电路包括比较器U17；
所述比较器U17的反向输入端经电阻R62以及电阻R64连接至所述电源，所述电阻R62以及所述电阻R64之间的节点经相互并联的电阻R64以及电容C64连接至地，以向所述比较器U17的反向输入端提供阈值电平；
所述第一输出信号经相互并联的电阻R59以及电容C58连接至所述比较器U17的正向输入端，所述电源经电阻R56以及电阻R57连接至所述比较器U17的正向输入端，所述电阻R56以及所述电阻R57之间的节点经相互并联的电容C59以及电阻R55连接至地，以向所述比较器U17的正向输入端提供第一参考电平；
所述比较器U17的输出端用于输出第三输出信号，所述第三输出信号为所述阈值比较电路输出的结果。
在一种可能的设计中，所述过零比较电路包括比较器U20；
所述比较器U20的反向输入端经电阻R77以及电阻R76连接至所述电源，所述电阻R77以及电阻R76之间的节点经相互并联的电阻R79以及电容C70连接至地，以向所述比较器U20的反向输入端提供第三参考电平；
所述比较器U20的正向输入端经电阻R75以及电阻R76连接至所述电源，所述电阻R75以及电阻R76之间的节点经相互并联的电阻R79以及电容C70连接至地，以向所述比较器U20的正向输入端提供第四参考电平，所述第三参考电平与所述第四参考电平相同；
所述第二输出信号经相互并联的电阻U20以及电容C65连接至所述比较器U20的正向输入端与所述电阻R75之间；
所述比较器U20的输出端用于输出第四输出信号，所述第四输出信号为所述过零比较电路输出的结果。
在一种可能的设计中，所述处理电路包括单稳态谐振器U22以及门芯片U25；
所述单稳态谐振器U22的输入引脚用于输入所述第三输出信号，以通过所述单稳态谐振器U22的输出引脚输出具备目标时间窗口的所述第五输出信号；
所述门芯片U25用于对所述第五输出信号以及所述第四输出信号进行逻辑处理，以确定所述结束信号。
在一种可能的设计中，所述单稳态谐振器U22的引脚1B用于输入所述第三输出信号；
所述单稳态谐振器U22的引脚1Cx经电容C73连接至引脚1Rx/Cx，所述引脚1Cx经所述电容C73以及电阻R81连接至引脚1CLR，所述电容C73与所述电阻R81用于确定所述目标时间窗口；
所述单稳态谐振器U22的引脚2CLR接地；所述单稳态谐振器U22的引脚VCC连接至所述电源，所述引脚VCC经电容C74连接至引脚1A以及引脚GDN，所述引脚1A以及引脚GDN接地，引脚VCC与所述引脚1CLR连接；
所述单稳态谐振器U22的输出引脚1Q用于输出所述第五输出信号。
在一种可能的设计中，所述门芯片U25的第一输入引脚A0用于输入所述第五输出信号，所述门芯片U25的第二输入引脚B0用于输入所述第四输出信号；
所述门芯片U25的引脚A2、引脚B2以及引脚O0相互连接；
所述门芯片U25的引脚VCC连接至所述电源，且引脚VCC经电容C79后接地；
所述门芯片U25的引脚GDN连接于所述电容C79与地之间；
所述门芯片U25的输出引脚O2用于输出所述结束信号。
在一种可能的设计中，所述饱和放大电路，包括：放大器U1；
所述第一输出信号经电容C9输入至所述放大器U1的正向输入端，所述放大器U1的正向输入端经电阻R6、电阻R8以及电感L3连接至所述电源，所述电阻R6与地之间并联有电阻R10、电容C12以及电容C13；
所述放大器U1的负向输入端经电阻R1与电容C3之后接地，所述放大器U1的负向输入端经并联的电容C1以及电阻R2后连接至所述放大器U1的输出端，其中，所述电阻R1与电阻R2用于确定所述饱和放大电路的放大倍数。
在一种可能的设计中，所述一级放大电路，包括：放大器U2；
所述超声回波信号经电容C10输入至所述放大器U2的正向输入端，所述放大器U2的正向输入端经电阻R7、电阻R9以及电感L4连接至所述电源，所述电阻R7与地之间并联有电阻R11、电容C14以及电容C15；
所述放大器U2的负向输入端经电阻R3与电容C4之后接地，所述放大器U2的负向输入端经并联的电容C2以及电阻R4后连接至所述放大器U2的输出端，其中，所述电阻R3与电阻R4用于确定所述一级放大电路的放大倍数。
在一种可能的设计中，所述放大器U1的使能引脚以及所述放大器U2使能引脚悬空。
第二方面，本申请实施例还提供一种燃气表，包括：如第一方面中任意一种可能的流量计量电路。
本申请实施例提供的一种流量计量电路，通过一级放大电路将超声回波信号放大处理为第一输出信号，再利用饱和放大电路将第一输出信号放大处理为波形斜率符合预设斜率条件的第二输出信号，然后，再利用过零比较电路对第二输出信号进行处理以确定目标时间窗口，并且利用阈值比较电路对第一输出信号进行处理以确定结束信号波形，最后，在处理电路中利用阈值比较电路与过零比较电路所输出的结果确定结束信号，并通过该结束信号的脉冲上升沿确定超声燃气表的飞行时间。在饱和放大电路中，已经将第一输出信号处理为波形斜率足够大的第二输出信号，然后，在过零比较电路中，可以对经饱和放大后的第二输出信号进行信号整形，以使经过零比较电路输出的信号更加准确，进而降低了对于电源波动的敏感度，即在同样的电源性能的前提下，本实施例提供的流量计量电路能够拥有更好的性能，以保证用于进行计量的结束信号的准确性以及完整性，从而降低了比较器自身漂移参数对在超声时刻测量的影响，提升了整体的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是超声燃气表中超声波传播时间计算原理图；
图2是根据阈值电压确定结束时刻脉冲方波的示意图；
图3是现有技术中比较器中的阈值电压生成电路；
图4是本实施例提供的流量计量电路的结构示意图；
图5是不同斜率信号波形的电压波动与时间波动之间的关系示意图；
图6是本实施例提供的流量计量电路中放大电路的结构示意图；
图7是本实施例提供的阈值比较电路的结构示意图；
图8是本实施例提供的过零比较电路的结构示意图；
图9是本实施例提供的处理电路的结构示意图；
图10是本实施例提供的流量计量电路的测试结果记录图；
图11是未经过饱和放大电路的测试结果记录图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
随着计量技术的快速发展，在燃气表行业已经普遍采用自动计量的方式对流量进行计量，其中，根据采集超声波传播时间，进行测试流量的计量技术，凭借其结构简单、计量精度高、无传动齿轮、无磨损等等优点，越来越被目前主流的气表厂商、燃气公司以及用户认可与信任。
图1是超声燃气表中超声波传播时间计算原理图。如图1所示，TDC芯片在测量超声波传播时间时，即测量飞行时间Tss，通常是记录超声波传播起始时刻与结束时刻来进行计算，其中，起始时刻可以通过TDC芯片内的时间设定进行确定，其为准确的时刻，而测量结束时刻则是通过判断结束信号脉冲的上升沿进行确定，可见，结束时刻是会因结束信号脉冲的上升沿的变化而变化。因此，对于飞行时间Tss的测量精度在于确保结束信号脉冲的上升沿出现时刻的稳定性。
图2是根据阈值电压确定结束时刻脉冲方波的示意图。如图2所示，结束信号脉冲都是由超声信号经过比较器阈值后产生，而比较器的阈值电压一般通过分压电阻产生。图3是现有技术中比较器中的阈值电压生成电路。如图3所示，放大器U2的负向输入端的输入超声回波信号，放大器U2的正向输入端的输入电压为经电阻R3、电阻R4分压后的电压，即比较器的阈值电压为经电阻R3、电阻R4分压后的电压。此时，当电源电压VCC发生波动时，比较器的阈值电平也会同步波动，而，比较器的阈值电平发生波动后，继续参照图2，将会导致结束信号脉冲的上升沿发生移动，进而影响飞行时间的测量精度。
鉴于上述技术问题，本申请提供了一种流量计量电路，以通过一级放大电路将超声回波信号放大处理为第一输出信号，再利用饱和放大电路将第一输出信号放大处理为波形斜率符合预设斜率条件的第二输出信号。其中，第二输出信号的波形斜率大于第一输出信号的波形斜率，并且，对于第二输出信号的波形与坐标横轴之间的夹角的角度区间可以为80～90度，进一步的，第二输出信号的波形与坐标横轴之间的夹角的角度可以是接近90度，例如，88度、89度、89.8度、89.9、89.99度等。然后，再利用过零比较电路对第二输出信号进行处理以确定目标时间窗口，并且利用阈值比较电路对第一输出信号进行处理以确定结束信号波形，最后，在处理电路中利用阈值比较电路与过零比较电路所输出的结果确定结束信号，并通过该结束信号的脉冲上升沿确定超声燃气表的飞行时间。在饱和放大电路中，已经将第一输出信号处理为波形斜率足够大的第二输出信号，然后，在过零比较电路中，可以对经饱和放大后的第二输出信号进行信号整形，以使经过零比较电路输出的信号更加准确，进而降低了对于电源波动的敏感度，即在同样的电源性能的前提下，本实施例提供的流量计量电路能够拥有更好的性能，以保证用于进行计量的结束信号的准确性以及完整性，从而降低了比较器自身漂移参数对在超声时刻测量的影响，提升了整体的测量精度。
图4是本实施例提供的流量计量电路的结构示意图。如图4所示，本实施例提供的流量计量电路，包括：一级放大电路、饱和放大电路、过零比较电路、阈值比较电路以及处理电路。
其中，超声回波信号作为输入信号输入至一级放大电路，然后，利用一级放大电路将超声回波信号放大处理为第一输出信号。再将第一输出信号输入至饱和放大电路中，其中，饱和放大电路的设置目的是将第一输出信号放大处理为第二输出信号，以使得所输出的第二输出信号的波形斜率符合预设斜率条件。此处，值得说明的，对于斜率越大的波形，其因为电压波动所导致的时间波动就会越小。
继续参照图2，比较器阈值电平的波动会导致通过比较器产生的结束时刻方波的时间存在微小的波动，这是因为超声回波信号为正弦波信号，所以阈值电平与超声信号的相交点存在一定的斜率，阈值的变化量影响产生脉冲的时刻与相交处的斜率相关，并影响最终的飞行时间测量精度。
具体的，图5是不同斜率信号波形的电压波动与时间波动之间的关系示意图。如图5所示，斜率1可以为第一波形的斜率，而斜率2可以为第二波形的斜率，由于斜率1大于斜率2，因此，当在电压产生相同波动量△V时，第一波形对应点处发生的时间波动量△T1会大于第二波形对应点处发生的时间波动量△T2。在超声信号中，当接收信号的斜率越大时，相同电压波动变化引起的比较器阈值电平变化所引起的上升沿变化越小，即当使用斜率较大的信号通过比较器阈值产生的脉冲信号在相同阈值电平变化时引起的上升沿变化越小。因此，可以将输入至后续过零比较器的信号的斜率放大至尽可能大，以使得在相同△V变化时，△T变化最小。
可见，将第一输出信号放大处理为第二输出信号后，以使第二输出信号的波形斜率足够大，就可以减小因为电压波动所带来的影响。此处，可以是通过饱和放大电路中足够大的放大倍数，将对第一输出信号放大至斜率最大的方波，进而输出上述的第二输出信号。从而通过将超声回波信号放大成方波增大波形与比较器相交处的斜率，来达到减小比较器阈值电平变化对飞行时间测量精度的影响。
在将第一输出信号放大处理为第二输出信号之后，继续将第二输出信号输入至过零比较电路，从而利用过零比较电路确定目标时间窗口。
此外，利用一级放大电路将超声回波信号放大处理为第一输出信号后，还需要将第一输出信号输入至阈值比较电路中进行比较，并且，将输出的结果输入至处理电路中，以使处理电路根据阈值比较电路与过零比较电路输出的结果确定结束信号。最后，再利用结束信号的脉冲上升沿来确定超声燃气表的飞行时间。
值得说明的，由于通过饱和放大电路中的较大倍数放大后，不仅会对超声波回波信号进行放大，同样也会对其他干扰信号进行放大，因此，对于第二输出信号的波形并无法用于确定最终结束信号的波形。但是，将第二输出信号输入至过零比较电路后，由于第二输出信号接近方波，因此，可以用于准确地确定目标时间窗口。然后，再在处理电路中，通过目标时间窗口来与阈值比较器所输出的信号进行逻辑处理，以确定结束信号，从而通过目标时间窗口保证了对于阈值比较器所输出的有效信号的正确测量。
在本实施例中，通过一级放大电路将超声回波信号放大处理为第一输出信号，再利用饱和放大电路将第一输出信号放大处理为波形斜率符合预设斜率条件的第二输出信号，然后，再利用过零比较电路对第二输出信号进行处理以确定目标时间窗口，并且利用阈值比较电路对第一输出信号进行处理以确定结束信号波形，最后，在处理电路中利用阈值比较电路与过零比较电路所输出的结果确定结束信号，并通过该结束信号的脉冲上升沿确定超声燃气表的飞行时间。在饱和放大电路中，已经将第一输出信号处理为波形斜率足够大的第二输出信号，然后，在过零比较电路中，可以对经饱和放大后的第二输出信号进行信号整形，以使经过零比较电路输出的信号更加准确，进而降低了对于电源波动的敏感度，即在同样的电源性能的前提下，本实施例提供的流量计量电路能够拥有更好的性能，以保证用于进行计量的结束信号的准确性以及完整性，从而降低了比较器自身漂移参数对在超声时刻测量的影响，提升了整体的测量精度。
在上述实施例的基础上，图6是本实施例提供的流量计量电路中放大电路的结构示意图。如图6所示，上述实施例中的一级放大电路，可以包括：放大器U2。具体的，超声回波信号经电容C10输入至放大器U2的正向输入端，放大器U2的正向输入端经电阻R7、电阻R9以及电感L4连接至电源，电阻R7与地之间并联有电阻R11、电容C14以及电容C15。而放大器U2的负向输入端经电阻R3与电容C4之后接地，放大器U2的负向输入端经并联的电容C2以及电阻R4后连接至放大器U2的输出端，其中，电阻R3与电阻R4用于确定一级放大电路的放大倍数。
可选的，可以是先将传感器的微弱初始信号放大到10倍，然后通过C10将初始信号耦合到放大器U2的正向输入端，通过电感L4、电阻R11、电阻R9、电容C14、电容C15、电阻R7产生偏置电压，电容C14和电容C15可配置为一大一小组合电容，从而利用大电容缓存电源的自身波动，以进一步降低电源电压波动的影响，而小电容则可以用于进行滤波，从而来保证系统工作时电阻R7的电压更加稳定，值得说明的，电容C14和电容C15的电容取值则可以根据电路中的各个器件取值进行调节，此处不做限定。而电阻R3和电阻R4则是设置放大倍数，电容C2和电阻R4用于保证系统稳定性，并且，电容C4为信号提供返回路径，电容C6、电容C8、电感L2保证运放电源的稳定性。放大器U2的5脚为使能引脚，U2的5脚悬空，即不使用时，还可以降低整机功耗。电阻R5和电容C11为低通滤波，滤除不需要的噪声信号，截止频率按照传感器信号频率来选择，从而输出产生第一输出信号，即TP1信号。
继续参照图6，对于饱和放大电路，则可以包括：放大器U1。其中，第一输出信号，即TP1信号经电容C9输入至放大器U1的正向输入端，放大器U1的正向输入端经电阻R6、电阻R8以及电感L3连接至电源，电阻R6与地之间并联有电阻R10、电容C12以及电容C13。放大器U1的负向输入端经电阻R1与电容C3之后接地，放大器U1的负向输入端经并联的电容C1以及电阻R2后连接至放大器U1的输出端，其中，电阻R1与电阻R2用于确定饱和放大电路的放大倍数。
具体的，上述电容C9为耦合电容，按照超声信号的频率进行选取，电感L3、电阻R8、电阻R10、电容C12、电容C13、电阻R6产生偏置电压给到放大器U1的正向输入端，电容C12和电容C13可配置为一大一小组合电容，从而利用大电容缓存电源的自身波动，以进一步降低电源电压波动的影响，而小电容则可以用于进行滤波，从而来尽可能的保证电阻R6处的电压稳定，值得说明的，电容C14和电容C15的电容取值则可以根据电路中的各个器件取值进行调节，此处不做限定电阻R1和电阻R2设置放大倍数可以为10000倍，来保证能够将TP1信号放大为方波信号，电容C1和电阻R2用于保证饱和放大电路的稳定性，电容C3为饱和放大电路提供返回路径，电容C5、电容C7、电感L1则用于保证运放电源的稳定性。并且，放大器U1的5脚为使能引脚，U1的5脚悬空，即不使用时，还可以降低整机功耗。经过上述饱和放大电路后，产生斜率对应角度接近90°的方波信号(第二输出信号)，即TP2信号。
图7是本实施例提供的阈值比较电路的结构示意图。如图7所示，阈值比较电路包括比较器U17。其中，值得说明地，对于比较器U17也可以采用运算放大器。比较器U17的反向输入端经电阻R62以及电阻R64连接至电源，电阻R62以及电阻R64之间的节点经相互并联的电阻R64以及电容C64连接至地，以向比较器U17的反向输入端提供阈值电平。第一输出信号经相互并联的电阻R59以及电容C58连接至比较器U17的正向输入端，电源经电阻R56以及电阻R57连接至比较器U17的正向输入端，电阻R56以及电阻R57之间的节点经相互并联的电容C59以及电阻R55连接至地，以向比较器U17的正向输入端提供第一参考电平。比较器U17的输出端用于输出第三输出信号，第三输出信号为阈值比较电路输出的结果，其中，第三输出信号可以为KM1信号。
图8是本实施例提供的过零比较电路的结构示意图。如图8所示，过零比较电路包括比较器U20。其中，值得说明地，对于比较器U20也可以采用运算放大器。比较器U20的反向输入端经电阻R77以及电阻R76连接至电源，电阻R77以及电阻R76之间的节点经相互并联的电阻R79以及电容C70连接至地，以向比较器U20的反向输入端提供第三参考电平。比较器U20的正向输入端经电阻R75以及电阻R76连接至电源，电阻R75以及电阻R76之间的节点经相互并联的电阻R79以及电容C70连接至地，以向比较器U20的正向输入端提供第四参考电平，第三参考电平与第四参考电平相同。第二输出信号经相互并联的电阻R71以及电容C65连接至比较器U20的正向输入端与电阻R75之间，比较器U20的输出端用于输出第四输出信号，第四输出信号为过零比较电路输出的结果，其中，第四输出信号可以为GM信号。
继续参照图7-图8，将第一输出信号TP1处的信号给到阈值比较器U17，通过阈值电平来选择有效的超声信号，将TP2连接到与前端放大的方波信号阈值电平一致的比较器。其中，电容C58、电阻R59、电容C65、电阻R71为滤波电路，电阻R61、电阻R64、电容C64、电阻R62为阈值比较电路提供阈值电平，电阻R56、电阻R55、电容C59、电阻R57为阈值比较电路提供参考电平。而电阻R76、电阻R79、电容C70、电阻R77、电阻R75为过零比较电路提供阈值电平和超声信号参考电平。
继续参照图7-图8，通过上述的电路结构，所涉及的全部信号的参考电平均为正电压，因此，可以实现阈值比较电路以及过零比较电路的信号参考电平均由同一电源提供。相比于现有技术中需要多个电源来提供信号参考电平的方式，由于无需提供负电压，即能够减少供电芯片从而降低成本。而且还因为只需设置单电源，还可以降低在电路板上的布板难度。
图9是本实施例提供的处理电路的结构示意图。如图9所示，处理电路包括单稳态谐振器U22以及门芯片U25。
具体的，单稳态谐振器U22的输入引脚用于输入第三输出信号，即KM1信号，以通过单稳态谐振器U22的输出引脚输出具备目标时间窗口的第五输出信号，即KM2信号。门芯片U25用于对第五输出信号以及第四输出信号进行逻辑处理，以确定结束信号。
而单稳态谐振器U22的引脚1B用于输入第三输出信号。单稳态谐振器U22的引脚1Cx经电容C73连接至引脚1Rx/Cx，引脚1Cx经电容C73以及电阻R81连接至引脚1CLR，电容C73与电阻R81用于确定目标时间窗口；
单稳态谐振器U22的引脚2CLR接地；单稳态谐振器U22的引脚VCC连接至电源，引脚VCC经电容C74连接至引脚1A以及引脚GDN，引脚1A以及引脚GDN接地，引脚VCC与引脚1CLR连接。单稳态谐振器U22的输出引脚1Q用于输出第五输出信号，即KM2信号。
而门芯片U25的第一输入引脚A0用于输入第五输出信号，门芯片U25的第二输入引脚B0用于输入第四输出信号，即GM信号。门芯片U25的引脚A2、引脚B2以及引脚O0相互连接。门芯片U25的引脚VCC连接至电源，且引脚VCC经电容C79后接地。门芯片U25的引脚GDN连接于电容C79与地之间。门芯片U25的输出引脚O2用于输出结束信号，即STOP1信号。
而为了体现出饱和放大电路将第一输出信号放大处理为波形斜率符合预设斜率条件的第二输出信号所带来的技术效果，则可以进行以下对比实验：
具体的，可以是基于上述实施例中提供的流量计量电路，当电源波动200mV时，相对应的阈值电平会波动100mV，此时利用TDC测量时刻测量，观察时刻的波动值，经过长时间测试后记录，如图10所示，其中，图10是本实施例提供的流量计量电路的测试结果记录图。
参照图10所示，图中波动较大的波形为未经过滤波的原始波动，波动范围约300ps，经过200组平均后如中间较粗线所示，波动约50ps。
而为了排除饱和放大电路的影响，可以将电路修改如下，将电容C9短接，放大器U1、电阻R2、电容C1、电阻R6去掉，并将放大器U1的3脚和1脚短接，即短接掉饱和放大电路。图11是未经过饱和放大电路的测试结果记录图。如图11所示，当电源波动200mV时，用TDC观察波动值，大约会波动500ps，相对于经过了饱和放大电路的电路波动增大了0.75倍，这在超声波燃气表的测量中是不可忽略的影响。
在本申请的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示方位或位置关系均可以为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或者是仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种流量计量电路，其特征在于，基于超声波传感器输出的超声回波信号进行流量计量，所述电路，包括：
一级放大电路，用于将所述超声回波信号放大处理为第一输出信号；
饱和放大电路，用于将所述第一输出信号放大处理为第二输出信号，所述第二输出信号的波形斜率符合预设斜率条件；
所述一级放大电路的输出端连接有对所述第一输出信号进行比较的阈值比较电路，所述饱和放大电路的输出端连接有对所述第二输出信号进行比较的过零比较电路；
处理电路，用于根据所述阈值比较电路与所述过零比较电路输出的结果确定结束信号，其中，所述结束信号的脉冲上升沿用于确定超声燃气表的飞行时间；
所述饱和放大电路，包括：放大器U1；
所述第一输出信号经电容C9输入至所述放大器U1的正向输入端，所述放大器U1的正向输入端经电阻R6、电阻R8以及电感L3连接至电源，所述电阻R6与地之间并联有电阻R10、电容C12以及电容C13；
所述放大器U1的负向输入端经电阻R1与电容C3之后接地，所述放大器U1的负向输入端经并联的电容C1以及电阻R2后连接至所述放大器U1的输出端，其中，所述电阻R1与电阻R2用于确定所述饱和放大电路的放大倍数。
2.根据权利要求1所述的流量计量电路，其特征在于，所述阈值比较电路以及所述过零比较电路的信号参考电平均由同一电源提供。
3.根据权利要求2所述的流量计量电路，其特征在于，所述阈值比较电路包括比较器U17；
所述比较器U17的反向输入端经电阻R62以及电阻R64连接至所述电源，所述电阻R62以及所述电阻R64之间的节点经相互并联的电阻R64以及电容C64连接至地，以向所述比较器U17的反向输入端提供阈值电平；
所述第一输出信号经相互并联的电阻R59以及电容C58连接至所述比较器U17的正向输入端，所述电源经电阻R56以及电阻R57连接至所述比较器U17的正向输入端，所述电阻R56以及所述电阻R57之间的节点经相互并联的电容C59以及电阻R55连接至地，以向所述比较器U17的正向输入端提供第一参考电平；
所述比较器U17的输出端用于输出第三输出信号，所述第三输出信号为所述阈值比较电路输出的结果。
4.根据权利要求3所述的流量计量电路，其特征在于，所述过零比较电路包括比较器U20；
所述比较器U20的反向输入端经电阻R77以及电阻R76连接至所述电源，所述电阻R77以及电阻R76之间的节点经相互并联的电阻R79以及电容C70连接至地，以向所述比较器U20的反向输入端提供第三参考电平；
所述比较器U20的正向输入端经电阻R75以及电阻R76连接至所述电源，所述电阻R75以及电阻R76之间的节点经相互并联的电阻R79以及电容C70连接至地，以向所述比较器U20的正向输入端提供第四参考电平，所述第三参考电平与所述第四参考电平相同；
所述第二输出信号经相互并联的电阻R71以及电容C65连接至所述比较器U20的正向输入端与所述电阻R75之间；
所述比较器U20的输出端用于输出第四输出信号，所述第四输出信号为所述过零比较电路输出的结果。
5.根据权利要求4所述的流量计量电路，其特征在于，所述处理电路包括单稳态谐振器U22以及门芯片U25；
所述单稳态谐振器U22的输入引脚用于输入所述第三输出信号，以通过所述单稳态谐振器U22的输出引脚输出具备目标时间窗口的第五输出信号；
所述门芯片U25用于对所述第五输出信号以及所述第四输出信号进行逻辑处理，以确定所述结束信号。
6.根据权利要求5所述的流量计量电路，其特征在于，所述单稳态谐振器U22的引脚1B用于输入所述第三输出信号；
所述单稳态谐振器U22的引脚1Cx经电容C73连接至引脚1Rx/Cx，所述引脚1Cx经所述电容C73以及电阻R81连接至引脚1CLR，所述电容C73与所述电阻R81用于确定所述目标时间窗口；
所述单稳态谐振器U22的引脚2CLR接地；所述单稳态谐振器U22的引脚VCC连接至所述电源，所述引脚VCC经电容C74连接至引脚1A以及引脚GDN，所述引脚1A以及引脚GDN接地，引脚VCC与所述引脚1CLR连接；
所述单稳态谐振器U22的输出引脚1Q用于输出所述第五输出信号。
7.根据权利要求6所述的流量计量电路，其特征在于，所述门芯片U25的第一输入引脚A0用于输入所述第五输出信号，所述门芯片U25的第二输入引脚B0用于输入所述第四输出信号；
所述门芯片U25的引脚A2、引脚B2以及引脚O0相互连接；
所述门芯片U25的引脚VCC连接至所述电源，且引脚VCC经电容C79后接地；
所述门芯片U25的引脚GDN连接于所述电容C79与地之间；
所述门芯片U25的输出引脚O2用于输出所述结束信号。
8.根据权利要求1所述的流量计量电路，其特征在于，所述一级放大电路，包括：放大器U2；
所述超声回波信号经电容C10输入至所述放大器U2的正向输入端，所述放大器U2的正向输入端经电阻R7、电阻R9以及电感L4连接至所述电源，所述电阻R7与地之间并联有电阻R11、电容C14以及电容C15；
所述放大器U2的负向输入端经电阻R3与电容C4之后接地，所述放大器U2的负向输入端经并联的电容C2以及电阻R4后连接至所述放大器U2的输出端，其中，所述电阻R3与电阻R4用于确定所述一级放大电路的放大倍数。
9.根据权利要求8所述的流量计量电路，其特征在于，所述放大器U1的使能引脚以及所述放大器U2使能引脚悬空。
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