在工業(yè)生產(chǎn)中,液位測量廣泛應(yīng)用于管道的水位監(jiān)測、儲料罐的儲料量測量、化工生產(chǎn)過程控制等應(yīng)用中。液位精確測量對工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制和安全高品質(zhì)生產(chǎn)都有著十分重要的作用,可以有效預(yù)防工廠危險事故的發(fā)生,提高生產(chǎn)質(zhì)量。隨著我國工業(yè)自動化進(jìn)程的快速推進(jìn),檢測設(shè)備也朝著精密化、智能化、小型化方向發(fā)展。在多種液位測量方法的比較下,本文選擇了安全性更好、抗干擾能力強(qiáng)、非接觸性測量的超聲波檢測方法。超聲波檢測方法可以應(yīng)用于有腐蝕性或易揮發(fā)性等特殊液體條件下的液位測量,還可以實現(xiàn)對密閉容器內(nèi)液位的非接觸測量。本文針對液位的非接觸性測量,設(shè)計了基于脈沖回波法的超聲波液位檢測系統(tǒng)。采用液介式超聲波傳播方式,使系統(tǒng)不但可以應(yīng)用于敞口容器的液位測量,還可以在容器密閉的條件下使用。通過對應(yīng)用需求和超聲波特性的分析,選用了頻率為2MHz的超聲波。在設(shè)計分析的基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)搭建,并進(jìn)一步完成了基于FPGA的硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件電路設(shè)計以FPGA為核心,主要包括了供電電源、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、溫度補(bǔ)償電路、通信與顯示電路。在系統(tǒng)中,設(shè)計了超聲波發(fā)射和接收電路用來產(chǎn)生和接收超聲波信號。為更好...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究內(nèi)容
    1.4 論文章節(jié)安排
第2章 超聲波液位檢測系統(tǒng)整體方案
    2.1 超聲波檢測基本原理
        2.1.1 超聲波
        2.1.2 脈沖回波法
    2.2 超聲波換能器
    2.3 超聲波檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    2.4 測量誤差的修正
        2.4.1 溫度補(bǔ)償
        2.4.2 容器外壁影響分析
        2.4.3 超聲波換能器測量盲區(qū)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 超聲波液位檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計與調(diào)試
    3.1 硬件電路設(shè)計概述
    3.2 供電電源設(shè)計
    3.3 超聲波發(fā)射電路設(shè)計
    3.4 超聲波接收電路設(shè)計
        3.4.1 限幅電路
        3.4.2 信號放大電路
        3.4.3 帶通濾波電路
        3.4.4 單端轉(zhuǎn)差分電路
        3.4.5 AD采樣電路
    3.5 溫度補(bǔ)償電路設(shè)計
    3.6 通信與顯示模塊
    3.7 FPGA設(shè)計
    3.8 硬件電路板調(diào)試
    3.9 本章小結(jié)
第4章 超聲波液位檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計
    4.1 軟件設(shè)計概述
    4.2 Verilog HDL模塊化設(shè)計
        4.2.1 模塊化設(shè)計概述
        4.2.2 控制模塊設(shè)計
        4.2.3 按鍵模塊設(shè)計
        4.2.4 PWM模塊設(shè)計
        4.2.5 超聲波采樣模塊設(shè)計
        4.2.6 溫度采樣模塊設(shè)計
        4.2.7 數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計
    4.3 飛行時間獲取方法
    4.4 本章小結(jié)
第5章 實驗測試與數(shù)據(jù)分析
    5.1 實驗平臺搭建
    5.2 液位測量實驗結(jié)果分析
        5.2.1 靜態(tài)液位測量實驗
        5.2.2 動態(tài)液位測量實驗
    5.3 溫度影響實驗
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
學(xué)位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3803933