基于多阈值比较的超声波信号过零点预测方法

摘要

本发明公开了一种基于多阈值比较的超声波信号过零点预测方法。现有过零检测方法将信号与零电位进行电压比较，直接以测量方式确定信号过零点，存在抗干扰能力差的问题。本发明提出了一种基于多阈值比较的超声波信号过零点预测方法。该发明采用测量与计算相结合的方法，通过多阈值比较以测量方式获取样本点参数，以此进行超声波波形曲线拟合，进而采用拟合所得的曲线方程计算出超声波接收信号的过零点。本发明有效解决了传统过零检测方法抗干扰能力差的问题，提高了超声波信号过零检测的精度与可靠性。此发明适用于各种超声波检测领域，尤其适用于接受波信号信噪比低的气体超声波流量计，能够大大提高其检测精度和抗干扰能力。

主权项

一种基于多阈值比较的超声波信号过零点预测方法，其特征在于该方法的步骤如下：步骤1）利用多阈值比较获取曲线拟合所需的样本点横纵坐标参数：在原始超声波接收信号进入多电压比较器之前，先进行电压偏置处理，把原始超声波接收信号的电压幅值抬高一个偏置电压，使其转变成电压幅值均高于零电位电压的电压偏置超声波接收信号；因此，多阈值比较所需的多个比较电压只需通过分压电阻以电阻分压方式就能产生；根据电压比较器的工作原理，电阻分压产生的比较电压Vi即为样本点的纵坐标值；当参考电压为Vref，N个分压电阻进行电阻分压时，第i个电阻值为Ri的分压电阻处的比较电压Vi通过以下公式计算： V i = R i + R i + 1 + · · · + R n R 1 + R 2 + · · · + R n V ref 由于电压偏置超声波接收信号是一个时域信号，因此所述样本点的横坐标参数ti为一个时间值；通过把多电压比较器产生的触发脉冲信号分别引入计时单元中，利用触发脉冲信号上升沿触发计时单元工作即能完成对样本点横坐标参数ti的测量；步骤2）利用曲线拟合，计算出超声波接收信号的过零点：采用最小二乘法曲线拟合时，至少需有四个样本点和超声波接收波波形函数为型函数才能进行曲线拟合；采用多项式插值方法曲线拟合时，至少有二个样本点即能进行曲线拟合；以上样本点的个数由所需测量精度决定；利用曲线拟合所得的数学表达式即能计算出超声波接收信号的过零点。