超聲波流量計傳感器在控制系統探討  二十五

本系統設計的圖3.4 中，R6、C3 組成低通網絡，R4、C1 組成高通網絡，兩者串聯就組成了帶通濾波電路。為了獲得較好的頻率選擇性，本設計中通頻帶定為1KHz。即L w =39.5KHz， H w =40.5kHz。

式中： + U 為同相輸入端電壓， C U 為電容C3 兩端電壓， i U 為輸入電壓。

以上式中的uf0 A 為在w = 0時的閉環電壓放大倍數。

高通濾波網絡與此同理，分析略。

為簡化電路設計與計算取C1=C2=1000pf，則可解得：R4=24.7 KW，R6=25KW。

由于當uf0 A ³3 時，濾波器容易自激震蕩而不穩。而我們在此并不需要濾波器再對信號放大多少倍，所以可取R3=R5=1KW的典型值。至此濾波器設計完畢。

4.3.3 二值化電路

接收傳感器輸出信號經過上述放大濾波電路后，就可以進行信號檢測。其目的是確定接收信號的到達時間，這是整個電路中一個關鍵的地方，因為它不僅決定系統的測量精度，還關系到整個系統是否能正常工作。檢測電路設計的要求是保證每次接收信號都能被準確的鑒別出來，通常利用比較器將輸入信號與某一固定電平進行比較，輸出不同的電平來產生上升或下降沿觸發，轉換成數字脈沖去觸發單片機的外中斷引腳。

如圖中所示，R1 電阻的左端接收來自帶通濾波器的正弦信號i U ，將其與R2 左端參考電壓R U 進行比較，圖中的參考電壓是0V，所以此電壓比較器被稱作過零比較器。當i R U < U 時， 0 0(sat) U = +U ；當i R U > U 時， 0 0(sat) U = -U （ 0(sat) U 為飽和輸出電壓）。可見，在比較器的輸入端進行模擬信號大小的比較，在輸出端則以高電平或低電平（即數字信號1或0）來反映比較結果。

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