本文關(guān)鍵詞：時(shí)差法超聲波流量計(jì)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南昌大學(xué)》 2007年

基于DSP的時(shí)差法超聲波流量計(jì)的研究

周兵斌  

【摘要】： 超聲波流量計(jì)是一種非接觸式的測(cè)量?jī)x表,它以使用方便、高精度等特點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥、石油、水資源等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,系統(tǒng)的測(cè)量精度是其最關(guān)鍵的參數(shù)。 本文首先簡(jiǎn)述了超聲波測(cè)量技術(shù)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀,對(duì)比了超聲波流量計(jì)與其它流量計(jì)的不同,分析了超聲波流量計(jì)的多種實(shí)現(xiàn)原理,然后給出了一種基于DSP的改進(jìn)時(shí)差法的超聲波流量計(jì)方案。在超聲波發(fā)射和接收方面,系統(tǒng)采用了兩個(gè)探頭進(jìn)行發(fā)射和接收的切換,并采用了一種間隙式多脈沖發(fā)射方案;接收并采集數(shù)據(jù)后利用軟件插值來(lái)提高時(shí)間分辨率,再用數(shù)字濾波來(lái)調(diào)整波形,最后用相關(guān)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)的相關(guān)運(yùn)算,從而計(jì)算出時(shí)延得到流速。本文也具體計(jì)算出了系統(tǒng)在發(fā)射、采樣和插值等方面的參數(shù)。 系統(tǒng)的硬件組成包括超聲波發(fā)射和接收電路、中央時(shí)序控制、數(shù)字信號(hào)處理電路以及后端服務(wù)電路。軟件部分最主要是CPLD對(duì)整個(gè)系統(tǒng)時(shí)序控制的設(shè)計(jì),以及用DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。本文還采用MATLAB對(duì)數(shù)字濾波、相關(guān)算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)仿真。最后本文給出了系統(tǒng)的改進(jìn)意見(jiàn)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類(lèi)號(hào)】：TH814
【目錄】：

摘要3-4

ABSTRACT4-8

第1章 緒論8-18

1.1 超聲波流量測(cè)量技術(shù)發(fā)展概述8-10

1.1.1 超聲波測(cè)量技術(shù)發(fā)展歷程8-9

1.1.2 國(guó)內(nèi)外研究情況及現(xiàn)狀9-10

1.2 超聲波流量計(jì)與其他流量計(jì)的比較10-17

1.2.1 其他常見(jiàn)流量計(jì)的特點(diǎn)和用途10-15

1.2.2 超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和用途15-17

1.3 本課題的研究?jī)?nèi)容17-18

第2章 超聲波流量計(jì)的分類(lèi)和實(shí)現(xiàn)原理介紹18-27

2.1 分類(lèi)和基本原理18

2.2 傳播時(shí)間法18-22

2.3 多普勒(效應(yīng))法22-24

2.4 時(shí)差法超聲波流量計(jì)的基本原理24-27

2.4.1 傳統(tǒng)時(shí)差法的缺陷25-26

2.4.2 改進(jìn)時(shí)差法的實(shí)現(xiàn)原理和優(yōu)點(diǎn)26-27

第3章 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)27-43

3.1 系統(tǒng)基本方案的確立28-31

3.1.1 硬件部分28

3.1.2 軟件部分28-31

3.2 系統(tǒng)方案的時(shí)間分辨率31-32

3.3 發(fā)射方案的確定32-33

3.4 采樣及插值參數(shù)的確定33-35

3.5 算法方案設(shè)計(jì)所涉及到的一些相應(yīng)理論35-43

3.5.1 相關(guān)理論35-37

3.5.2 插值原理37-39

3.5.3 FIR數(shù)字濾波器理論39-43

第4章 系統(tǒng)硬件的具體實(shí)現(xiàn)43-79

4.1 系統(tǒng)的硬件整體方案43-44

4.2 前端超聲波發(fā)射、接收電路44-52

4.2.1 前端超聲波發(fā)射電路44-45

4.2.2 前端超聲波接收電路45-52

4.2.3 切換單元電路設(shè)計(jì)52

4.3 中央時(shí)序控制和采集存儲(chǔ)電路部分52-62

4.3.1 采樣電路52-54

4.3.2 高速緩存FIFO器件54-57

4.3.3 全局時(shí)序控制器CPLD57-62

4.4 DSP為核心的數(shù)字信號(hào)處理部分62-71

4.4.1 復(fù)位電路設(shè)計(jì)62-63

4.4.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)63-65

4.4.3 DSP的電源方案65

4.4.4 DSP的存儲(chǔ)空間65-69

4.4.5 DSP的外圍器件接口69

4.4.6 TMS320VC5509和FLASH連接69-71

4.4.7 TMS320VC5509和FIFO連接71

4.5 后端單片機(jī)部分71-79

4.5.1 單片機(jī)的選型71-72

4.5.2 MCU與DSP通信接口72-73

4.5.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊73

4.5.4 時(shí)鐘模塊73-74

4.5.5 液晶顯示模塊(LCD)74-75

4.5.6 電流輸出模塊75-78

4.5.7 串口輸出78-79

第5章 軟件的實(shí)現(xiàn)79-96

5.1 CPLD的軟件設(shè)計(jì)79-84

5.1.1 CPLD開(kāi)發(fā)流程79

5.1.2 硬件描述語(yǔ)言79-80

5.1.3 Verilog-HDL硬件描述語(yǔ)言的特點(diǎn)80-81

5.1.4 系統(tǒng)中采用的CPLD開(kāi)發(fā)軟件81-82

5.1.5 系統(tǒng)中CPLD控制功能的實(shí)現(xiàn)82-84

5.2 DSP的軟件設(shè)計(jì)84-96

5.2.1 DSP設(shè)計(jì)工具介紹84-85

5.2.2 CCS編程語(yǔ)言的介紹85-86

5.2.3 DSP軟件的實(shí)現(xiàn)86-96

第6章 總結(jié)與展望96-97

6.1 總結(jié)96

6.2 進(jìn)一步工作的方向96-97

致謝97-98

參考文獻(xiàn)98-101

攻讀學(xué)位期間的研究成果101

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【引證文獻(xiàn)】

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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9 房磊,張煥春,經(jīng)亞枝;FPGA的配置及接口電路[J];世界電子元器件;2003年11期

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【相似文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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2 鮑敏;影響氣體超聲波流量計(jì)計(jì)量精度的主要因素研究[D];浙江大學(xué);2004年

3 劉永輝;圓管過(guò)渡區(qū)流速特性的研究[D];山東大學(xué);2011年

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6 許立兵;輕型車(chē)超低排放測(cè)試技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2008年

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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2 姜志成;超聲波反射裝置對(duì)超聲波流量計(jì)內(nèi)水流特性影響的研究[D];山東大學(xué);2010年

3 程文杰;超聲波流量計(jì)在輸氣管道現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用的研究[D];西南石油大學(xué);2011年

4 李富寧;基于嵌入式超聲波流量計(jì)的設(shè)計(jì)[D];西安工程大學(xué);2011年

5 易進(jìn)平;超聲波流量計(jì)干標(biāo)技術(shù)研究與工程實(shí)現(xiàn)[D];浙江理工大學(xué);2013年

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8 金松日;一種小管徑超聲波流量計(jì)的設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2013年

9 錢(qián)勇;超聲波檢測(cè)技術(shù)在長(zhǎng)輸油管道的應(yīng)用研究[D];東北石油大學(xué);2013年

10 龔樂(lè);超聲波式煙氣流速連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[D];燕山大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：時(shí)差法超聲波流量計(jì)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：188662