本文關(guān)鍵詞：相關(guān)超聲波流量計中相關(guān)器的硬件實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 超聲波流量計通過超聲波在流動的流體中傳播載上流體流速信息,再通過簡便、可靠的信號處理方法,就把這個流速信息轉(zhuǎn)換成流量信息。超聲波流量計與以往傳統(tǒng)的流量計相比,具有所要求的費用低,安裝簡便,不會改變流體的流動狀態(tài),不產(chǎn)生附加阻力的測量等優(yōu)點,是一種非常理想的節(jié)能型流量計。精度高測量范圍大的相關(guān)超聲波流量計是目前研究的熱點。相關(guān)超聲波流量計通過檢測兩路(或多路)從管道接收到的超聲波信號的相關(guān)性得到流體的流速。實現(xiàn)相關(guān)的數(shù)學(xué)算法非常多,本文采用了FFT(快速傅里葉變化)+IFFT的方式實現(xiàn)相關(guān)。而FPGA(現(xiàn)場可編程陣列)近年來迅速發(fā)展,在處理實時高速處理調(diào)度相對簡單的信號處理中其性能已超過DSP,因此本課題采用FPGA實現(xiàn)FFT。 本文從超聲波流量計的發(fā)展現(xiàn)狀的開始介紹相關(guān)超聲波流量計的原理,說明了FFT實現(xiàn)對本課題的意義。 本文主要研究如何利用FPGA實現(xiàn)FFT處理器,包括算法選取、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、各個模塊設(shè)計、FPGA實現(xiàn)和測試。設(shè)計采用基-2 DIT(按時間抽取)算法,以QUARTUS6.0為軟件平臺,利用VHDL語言描敘的方式實現(xiàn)了512點16bits復(fù)數(shù)塊浮點數(shù)結(jié)構(gòu)的FFT系統(tǒng),在FFT處理器的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了相關(guān)器。最后在ALTERA開發(fā)板上進行了驗證工作。
【關(guān)鍵詞】：相關(guān)超聲波流量計 現(xiàn)場可編程陣列 快速傅里葉變換 相關(guān)器
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TB559;TH814
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 測量的意義8
• 1.2 流量測量方法8-12
• 1.2.1 接觸式——傳統(tǒng)的流量測量方法9
• 1.2.2 非接觸式—先進的流量測量方法9
• 1.2.3 超聲流量計的誕生9-10
• 1.2.4 幾種超聲流量測量方法的比較10
• 1.2.5 傳播速度差法10
• 1.2.6 多普勒效應(yīng)法10-11
• 1.2.7 波束偏移法11-12
• 1.2.8 噪聲法12
• 1.2.9 相關(guān)法12
• 1.3 超聲波相關(guān)流量測量技術(shù)國內(nèi)外的現(xiàn)狀與發(fā)展12-13
• 1.4 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)13
• 1.5 本課題的背景及意義13-15
• 第二章 超聲波相關(guān)流量測量系統(tǒng)的測量原理15-19
• 2.1 超聲波相關(guān)流量測量的基本原理15-17
• 2.1.1 超聲波流量測量的基本方法15-16
• 2.1.2 互相關(guān)檢測原理16-17
• 2.2 互相關(guān)檢測的理論依據(jù)17-18
• 2.2.1 互相關(guān)函數(shù)17
• 2.2.2 時域相關(guān)定理17-18
• 2.3 互相關(guān)運算的器件─相關(guān)器18
• 2.4 本章 小結(jié)18-19
• 第三章 FFT 算法原理和硬件結(jié)構(gòu)19-30
• 3.1 FFT 算法19-20
• 3.2 基-2 按時域抽取(DIT)的FFT20-24
• 3.3 FFT 實際使用中的一些問題24-25
• 3.4 FFT 的硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)25-27
• 3.5 FFT 硬件處理系統(tǒng)的優(yōu)化27-29
• 3.5.1 提高FFT 處理速度的措施27-28
• 3.5.2 提高FFT 運算精度的方案28-29
• 3.6 本章 小結(jié)29-30
• 第四章 FFT 和相關(guān)器的實現(xiàn)30-52
• 4.1 FFT 處理器總體設(shè)計30-31
• 4.2 FFT 處理器工作過程31-32
• 4.3 蝶形運算單元設(shè)計32-34
• 4.3.1 乘加器設(shè)計33
• 4.3.2 蝶形運算單元實現(xiàn)33-34
• 4.4 塊浮點單元設(shè)計34-40
• 4.4.1 塊浮點結(jié)構(gòu)原理35
• 4.4.2 塊浮點結(jié)構(gòu)實現(xiàn)35-38
• 4.4.3 誤差分析38-40
• 4.5 地址產(chǎn)生單元設(shè)計40-43
• 4.6 雙口RAM 的乒乓結(jié)構(gòu)43
• 4.7 數(shù)據(jù)切換模塊43-45
• 4.8 ROM 模塊設(shè)計45-46
• 4.8.1 旋轉(zhuǎn)因子的計算45-46
• 4.8.2 ROM 設(shè)計46
• 4.9 時序控制單元設(shè)計46-47
• 4.10 512 點FFT 系統(tǒng)實現(xiàn)47-48
• 4.11 IFFT 和實序列FFT 的實現(xiàn)48-50
• 4.12 相關(guān)器的實現(xiàn)50-51
• 4.13 本章 小結(jié)51-52
• 第五章 實驗結(jié)果及分析52-61
• 5.1 實驗平臺52-53
• 5.2 信號源53-56
• 5.2.1 DDS 的原理53-55
• 5.2.2 信號源的實現(xiàn)55-56
• 5.3 FFT 處理器性能分析56-57
• 5.3.1 資源利用情況56-57
• 5.3.2 速度運行情況57
• 5.4 FFT 處理器的實驗結(jié)果和分析57-59
• 5.5 相關(guān)器的測試59-60
• 5.6 實驗結(jié)論60-61
• 第六章 結(jié)論及課題展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 研究生期間參加工作與發(fā)表論文情況65-66

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 許會;汪洋;高松巍;;基于相關(guān)法的超聲波流量測量的發(fā)射設(shè)計[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2013年07期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 姚興波;FFT算法在OFDM中的應(yīng)用研究與設(shè)計[D];西安工業(yè)大學(xué);2011年

2 楊劍;基于FPGA超聲波流量計的設(shè)計[D];武漢理工大學(xué);2012年

3 汪洋;相關(guān)法超聲流量計設(shè)計及實驗測試研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2013年

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

  本文關(guān)鍵詞：相關(guān)超聲波流量計中相關(guān)器的硬件實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：290751