本文關(guān)鍵詞：多聲道超聲波氣體流量計信號處理模塊設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 超聲波流量計是隨著IC技術(shù)迅速發(fā)展而開始得到實際應(yīng)用的一種非接觸式儀表。在測量氣體領(lǐng)域,應(yīng)用最廣泛的測量方法是時差法。時差法超聲波流量計是通過測量超聲波信號在氣體中順流和逆流傳播時間之差來反映流體流速的,它具有運行穩(wěn)定,非接觸測量,計量準確可靠,無壓力損失,節(jié)約能源等特點,是一種非常理想的節(jié)能型流量計,具有很大的應(yīng)用前景。 本課題是泉州日新流量儀器儀表公司投資,經(jīng)過大量的調(diào)研和分析,對國內(nèi)外各種超聲波流量計進行比較分析,研制出具有先進水平的多聲道超聲波氣體流量計。 首先對超聲波流量計進行了整體的介紹,然后分析了時差法超聲波流量計的工作原理、超聲波信號檢測原理,并對超聲波傳感器的特性進行了介紹,經(jīng)過分析選擇了200KHz的超聲波傳感器。接著介紹了本課題的總體設(shè)計,本課題選擇單片機+FPGA方案,單片機對整個系統(tǒng)進行控制和數(shù)據(jù)采集分析,FPGA主要是進行高精度計時,本課題選用的LPC936單片機內(nèi)部集成了很多模塊,簡化了電路設(shè)計,同時也提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本課題中選用的FPGA是ALTERA公司CycloneII系列的EP2C5Q208C8,FPGA中高速計時電路模塊的設(shè)計保證了系統(tǒng)測量的高精度。本課題硬件電路的設(shè)計中主要是自動增益控制電路設(shè)計,該電路保證了超聲波接收信號的穩(wěn)定性,對后面信號進一步處理起到很重要作用。 本課題中另外一個重要的部分是單片機程序的編寫,單片機程序模塊主要有超聲波信號的發(fā)射接收,自動增益控制,與FPGA數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)據(jù)分析等等。程序采用模塊化編程,方便升級和調(diào)試,很好地完成了單片機的核心控制作用。 整個系統(tǒng)調(diào)試完成后,在泉州日新流量儀器儀表公司的氣體檢定室進行檢定,實驗結(jié)果表明,本課題設(shè)計的多聲道超聲波氣體流量計工作穩(wěn)定可靠、測量精度高,綜合性能達到了預先設(shè)定的設(shè)計目標。
【關(guān)鍵詞】：超聲波 流量計 時差法 自動增益控制 FPGA 單片機
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH814.92
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 流量計發(fā)展歷史與現(xiàn)狀9-10
• 1.2 超聲波流量計介紹10-12
• 1.2.1 超聲波流量計發(fā)展歷史與現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 超聲波流量計的特點11-12
• 1.3 本課題研究內(nèi)容12-14
• 第二章 超聲波氣體流量計理論分析14-20
• 2.1 超聲波流量計測量原理14
• 2.2 時差法測量原理14-16
• 2.3 超聲波傳感器16-19
• 2.3.1 超聲波簡介16-17
• 2.3.2 超聲波傳感器原理及選擇17-19
• 2.4 小結(jié)19-20
• 第三章 系統(tǒng)方案與硬件電路設(shè)計20-35
• 3.1 系統(tǒng)方案總體設(shè)計20-21
• 3.2 自動增益控制電路設(shè)計21-27
• 3.2.1 自動增益控制芯片VCA81022-23
• 3.2.2 峰值采樣保持電路23-24
• 3.2.3 A/D 采樣與D/A 輸出24
• 3.2.4 電壓調(diào)整電路24-27
• 3.3 電壓比較器電路設(shè)計27-29
• 3.4 單片機電路設(shè)計29-34
• 3.4.1 LPC936 主要特性29-30
• 3.4.2 LPC936 各管腳定義30-31
• 3.4.3 LPC936 外圍電路設(shè)計31-32
• 3.4.4 LPC936 接口電路設(shè)計32-34
• 3.5 小結(jié)34-35
• 第四章 FPGA 設(shè)計35-50
• 4.1 FPGA 介紹35-36
• 4.1.1 FPGA 特點35
• 4.1.2 FPGA 設(shè)計流程35-36
• 4.2 FGPA 硬件電路設(shè)計36-42
• 4.2.1 FPGA 時鐘與電源電路設(shè)計36-39
• 4.2.2 FPGA 配置電路設(shè)計39-41
• 4.2.3 FPGA 接口部分41-42
• 4.3 FPGA 計數(shù)器邏輯實現(xiàn)42-49
• 4.3.1 時鐘管理模塊43-45
• 4.3.2 計數(shù)器模塊45-47
• 4.3.3 數(shù)據(jù)輸出模塊47-49
• 4.4 小結(jié)49-50
• 第五章 單片機軟件程序設(shè)計50-58
• 5.1 軟件總體框圖50-51
• 5.2 測量模塊設(shè)計51-55
• 5.3 與FPGA 數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計55-56
• 5.4 串口通信模塊設(shè)計56
• 5.5 小結(jié)56-58
• 第六章 系統(tǒng)測試與數(shù)據(jù)分析58-69
• 6.1 實驗結(jié)果及分析58-62
• 6.2 實驗數(shù)據(jù)曲線分析62-67
• 6.2.1 流體流速曲線擬合62-66
• 6.2.2 流體流速精度分析66-67
• 6.3 總結(jié)與展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-72
• 攻碩期間取得的研究成果72-73
• 附錄73-74

【引證文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 任曉琨;基于NIOSⅡ的便攜式超聲波流量計測控模塊設(shè)計[D];電子科技大學;2011年

2 陳磊;超聲波技術(shù)在鉆井液流量測量中的應(yīng)用研究[D];電子科技大學;2011年

3 沈淑鴻;基于FPGA的SBR法溶解氧（DO）模糊監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[D];南昌大學;2011年

4 劉凱;基于ADSP-BF531的超聲波流量計測控模塊設(shè)計[D];電子科技大學;2010年

5 陳曄;低功耗超聲波熱量表的研制[D];電子科技大學;2012年

6 周敏嵐;基于WinCE6.0的超聲波氣體流量計設(shè)計[D];南昌大學;2012年

7 張延成;基于FPGA的地面測風系統(tǒng)研究與設(shè)計[D];南京理工大學;2013年

  本文關(guān)鍵詞：多聲道超聲波氣體流量計信號處理模塊設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：273974