基于AGC回路的超声波流量测量新方法.pdf

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1、基于AGC回路的超声波流量测量新方法张绪伟。等基于AGC回路的超声波流量测量新方法NewMethodofUltrasonicFlowMeasurementBasedonAutomaticGainControl(AGC)Circuit旅锗伟欲馐采郝东东襄甜华(山东建筑大学信息与电气工程学院，山东济南250101)摘要：针对超声波流量测量系统于扰冈素多、测量精度不高、不利于数据采集等特点，对该测量系统的AGC回路应用进行了研究。采用数学方法建立数学模型，并通过分析数学模型计算出AGC回路的可变增益和稳定时间，设计了相应的电路并分析了AG

2、C回路对流量测量计算过程的影响。实际应用证明，该系统可以提供较高的流量测量精度。关键词：超声波流量测量AGC回路可变增益稳定时间测量精度中图分类号：1乾16+．1文献标志码：AAbstract：Aimingatthefeaturesofthemeasurementsysteminultrasonicflowmeasurement．e．g．manyoftheinterferencefactors，lowmeas-urementaccuracy。anddifficultyincollectingdata，etc．-thustheauto

3、maticgaincontrol(AGCJcircuitinthemeasurementsystemhasbeenresearched．Byusingmathematicalmethod，themodelisestablished。andthroughanalyzingthemathematicalmodel-thevariablegainandset-flingtimeoftheAGCcircuitarecalculated．Therelevantcircuitisdesigned．andtheinfluenceofAGCcirc

4、uitonflowmeasurementandcalcu—lationisanalyzed．Thepracticalapplicationpmvesthatthesystemoffershighermeasurementaccuracy．Keywords：UltrasonicflowmeasurementAutomaticgaincontrol(AGC)circuitVariablegainSettlingtimeMeasurementaccuracy0引言在超声波流量测量系统中，由于接收波受管径大小、管壁的结垢、液体介质的浊度等因

5、素的影响，其幅值变化很大；同时，最初几个回波因幅值较小而容易被噪声淹没。AGC回路(automaticgaincontrolcircuit)是一种在输入信号幅度变化很大的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小的范围内变化的自动控制环路⋯。这种环路在移动、卫星、光纤等通信系统以及雷达、广播电视系统中已得到广泛应用。现在已有部分研究学者提出将其应用在超声波测量系统，但是均未作深入研究。由于AGC回路的非线性方程和传递函数都比较复杂，因此，动静态特性分析难度较大。从理论分析和实际应用的角度，本文论证了AGC回路的特性，以对数形式简化了回

6、路静态微动方程和动态运动方程，并采用数学模型表示AGC回路输出信号和增益控制的变化，最后通过实验检测了超声波测量系统实际性能改善的效果。山东省科技攻关计划资助项目(编号：2009GGl0001029)。修改稿收到日期：2009-08一”。第一作者张绪伟，男，1983年生，现为山东建筑大学控制理论与控制工程专业在读硕士研究生；主要从事计算机控制与智能控制、无线传感器网络及智能家居等方面的研究。《自动化仪表》第3l卷第2期2010年2月1典型AGC回路模型AGC回路一般由可变增益放大器VGA(variable—gainamplifier

7、s)、环路滤波器(100pfilter)、对数放大器、峰值检测电路(peakdetector)和比较器组成嵋1。自动增益控制回路是一种反馈控制电路，即当输入电平变化时，采用改变可变增益放大器VGA增益的方法，来维持输出电平基本不变的一种反馈控制系统。AGC回路的工作原理是将输出信号的电平或峰值功率与参考值(‰盯)相比较，差值分量经过环路滤波产生调整增益电压值"，通过调整增益，使得输出信号电平或峰值功率与参考值保持一致。其原理如图1所示。q委丑驴匮I滤波器肌s)I’：?’l放大器IVw图1AGE回路原理图Fig．1Principleo

8、fAGCcircuit可变增益放大器(VGA)是AGC的关键组成部分，它直接决定了AGC的动态控制范围和环路稳定时间(settlingtime)。一个优良的可变增益放大器可以使环路建立时间与环路绝对增益无关，并且能够尽可能地减小环路建