本文關(guān)鍵詞：分?jǐn)?shù)階傅立葉變換在改進(jìn)型超聲波液位計(jì)中的應(yīng)用

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【摘要】：超聲波測(cè)量距離是一種有效的非接觸式的測(cè)量方法,具有精度高、清潔、安裝方便、工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),目前廣泛應(yīng)用在化工廠、水庫(kù)、食品加工廠等場(chǎng)合。超聲波液位計(jì)的工作原理主要是利用聲速與時(shí)間的關(guān)系來(lái)確定聲波傳播的距離。然而目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)的超聲波液位計(jì)采用發(fā)射信號(hào)為定頻信號(hào),使得盲區(qū)較大且抗干擾力較差;并且傳統(tǒng)的濾波方法無(wú)法解決非平穩(wěn)信號(hào)與噪聲之間的耦合,因此開(kāi)發(fā)一種高精度、盲區(qū)小、讀數(shù)穩(wěn)定的超聲波液位計(jì)是很有意義的。首先本文在參考和查閱大量相關(guān)技術(shù)資料和論文的前提下,對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行了詳細(xì)地介紹,分析了該非平穩(wěn)信號(hào)的特性、優(yōu)勢(shì)及產(chǎn)生方法。其次,本文系統(tǒng)地介紹了分?jǐn)?shù)階傅立葉變換,內(nèi)容包括兩部分:首先從幾個(gè)不同角度給出了分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的定義并介紹了它們的物理意義,之后介紹一些分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的常用性質(zhì)及一些常見(jiàn)信號(hào)的分?jǐn)?shù)階傅立葉變換表示方法;然后提出了非平穩(wěn)信號(hào)在分?jǐn)?shù)階傅立葉域?yàn)V波的方法,詳細(xì)地介紹了該濾波方法的步驟并得出了仿真結(jié)果。最后,本文研究了超聲波液位計(jì)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及軟件流程。本課題設(shè)計(jì)的超聲波液位計(jì)硬件部分以MSP430系列單片機(jī)為核心,主要有超聲波收發(fā)模塊、線性調(diào)頻產(chǎn)生模塊、溫度補(bǔ)償模塊及外部終端;軟件部分主要實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算、濾波算法及控制的邏輯判斷等功能。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與計(jì)算,本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量,基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：超聲波液位計(jì) 線性調(diào)頻信號(hào) 分?jǐn)?shù)階傅立葉變換 濾波
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB517
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 緒論14-20
• 1.1 課題研究的背景及意義14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 超聲波特性及超聲測(cè)距系統(tǒng)14-16
• 1.2.2 線性調(diào)頻信號(hào)16-17
• 1.2.3 分?jǐn)?shù)階傅立葉變換17-18
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.4 本論文創(chuàng)新點(diǎn)19-20
• 2 線性調(diào)頻信號(hào)的特性與實(shí)現(xiàn)20-32
• 2.1 線性調(diào)頻信號(hào)的特性20
• 2.2 線性調(diào)頻信號(hào)的定義及頻譜20-24
• 2.3 線性調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生24-31
• 2.3.1 模擬產(chǎn)生方法24-27
• 2.3.2 數(shù)字產(chǎn)生方法27-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 3 分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的定義及性質(zhì)32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 分?jǐn)?shù)階傅立葉變換定義32-37
• 3.2.1 分?jǐn)?shù)階傅立葉變換基本定義32-34
• 3.2.2 分?jǐn)?shù)階傅立葉變換其他定義34-37
• 3.2.2.1 基于特征函數(shù)與特征值的定義34-35
• 3.2.2.2 基于時(shí)間－頻率平面旋轉(zhuǎn)的定義35-36
• 3.2.2.3 基于微分方程解的定義36-37
• 3.3 分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的性質(zhì)37-41
• 3.3.1 基本性質(zhì)與常見(jiàn)信號(hào)的分?jǐn)?shù)階傅立葉變換37-39
• 3.3.2 分?jǐn)?shù)階傅立葉變換與時(shí)頻表示的關(guān)系39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 分?jǐn)?shù)階傅立葉域?yàn)V波42-50
• 4.1 引言42
• 4.2 線性調(diào)頻信號(hào)的分?jǐn)?shù)階傅立葉域?yàn)V波42-49
• 4.2.1 分?jǐn)?shù)階傅立葉域的時(shí)頻濾波原理43-46
• 4.2.2 線性調(diào)頻信號(hào)的濾波仿真46-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 5 超聲波液位計(jì)的設(shè)計(jì)50-66
• 5.1 液位計(jì)總體結(jié)構(gòu)50-52
• 5.1.1 發(fā)射部分50-51
• 5.1.2 接收部分51
• 5.1.3 溫度補(bǔ)償51
• 5.1.4 外部終端51-52
• 5.2 硬件設(shè)計(jì)52-56
• 5.2.1 電源模塊52-53
• 5.2.2 線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生與液位信息采集模塊53-55
• 5.2.3 液晶與按鍵模塊55-56
• 5.3 軟件設(shè)計(jì)56-62
• 5.3.1 主程序56-57
• 5.3.2 液位信息采集程序57-61
• 5.3.3 按鍵與液晶顯示程序61-62
• 5.4 實(shí)驗(yàn)62-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 6 結(jié)論與展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 作者簡(jiǎn)歷70

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本文編號(hào)：629954