超聲波進(jìn)行管道流體溫度測(cè)量具有非接觸測(cè)量、快速響應(yīng)、測(cè)量范圍寬等優(yōu)點(diǎn),特別適合大管徑和高危險(xiǎn)性流體溫度的測(cè)量。課題采用FPGA+STM32單片機(jī)的硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種基于時(shí)差法的超聲波管道流體溫度測(cè)量系統(tǒng),提高超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)間的測(cè)量精度是提高系統(tǒng)測(cè)量精度的關(guān)鍵,主要研究?jī)?nèi)容如下:1、研究了不同超聲波溫度測(cè)量方法特別是時(shí)差法溫度測(cè)量原理;對(duì)超聲波在液體介質(zhì)中的傳播特性及超聲波換能器的工作原理進(jìn)行了深入研究,并對(duì)超聲波換能器進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝。2、根據(jù)所設(shè)計(jì)的超聲波換能器的特性,設(shè)計(jì)高性能超聲波換能器匹配電路;系統(tǒng)采用FPGA和單片機(jī)協(xié)同工作的方式,以FPGA作為超聲波信號(hào)發(fā)射和采集的控制芯片,采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言及大量IP核進(jìn)行FPGA軟件設(shè)計(jì);以STM32單片機(jī)作為信號(hào)處理和人機(jī)交互電路的控制芯片。3、設(shè)計(jì)最大特征波提取算法和精確計(jì)算傳播時(shí)間終點(diǎn)時(shí)刻的直線插補(bǔ)算法,超聲波傳播時(shí)間的測(cè)量精度達(dá)到納秒級(jí)別。4、對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行仿真、調(diào)試,在不同的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)下分別開(kāi)展靜態(tài)液體介質(zhì)和管道內(nèi)流動(dòng)液體介質(zhì)的溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn),并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行誤差分析和不確定度評(píng)定,結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)滿足高精度快速測(cè)溫的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB55
【部分圖文】：

定工作；當(dāng)超聲波換能器的功工作。敏度由壓電材料本身決定。通；反之靈敏度越低。波換能器的使用功率、聲阻抗器的主要性能指標(biāo)，在進(jìn)行超基本參數(shù)進(jìn)行研究。計(jì)技術(shù)的概述，考慮超聲波信號(hào)精度的提升兩因素對(duì)超聲波換能

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文采用隔熱棉包裹管道措施對(duì)管道內(nèi)流體進(jìn)行保溫，盡換，所選的隔熱棉為 B 級(jí)鋁箔橡塑隔熱棉，厚度為 1/(m.K)，反射率達(dá) 95%。過(guò)示波器等工具查看回波信號(hào)，驗(yàn)證信號(hào)質(zhì)量。如圖實(shí)物圖。

圖 4.2AMS1117 電壓轉(zhuǎn)換電路 位高精度 A/D 芯片 ADS1256 需要 2.5V 參考電壓，通過(guò)精密帶隙DR03BRZ 芯片和 OPA350 運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn) 2.5V 的電壓轉(zhuǎn)換。圖考電壓轉(zhuǎn)換電路，其中 ADR03BR 輸入電壓 AVDD 的電壓值為 VREF 的電壓值為 2.5V，作為 ADS1256 的參考電壓。
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本文編號(hào)：2881357