海流是基礎(chǔ)的海洋資料,海流計(jì)是海流測(cè)量的重要儀器,海洋流場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和測(cè)量是海洋科學(xué)考察的重要內(nèi)容。聲學(xué)海流流速測(cè)量技術(shù)在海洋研究、水文研究、防洪預(yù)報(bào)、水資源管理和國(guó)防等多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 超聲波流速計(jì)利用超聲波在流動(dòng)的液體中傳播時(shí),所載的流體流速的信息來(lái)測(cè)量流體的流速。論文首先分析了時(shí)差式超聲波流速計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的原理,包括時(shí)差法的理論公式推導(dǎo)、從理論上對(duì)超聲波在流體中的傳播特性進(jìn)行了分析及時(shí)間差的測(cè)量和估算方法進(jìn)行分析。根據(jù)系統(tǒng)的性能和要求設(shè)計(jì)了超聲波海洋流速計(jì)的整體方案,全面論述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想,硬件結(jié)構(gòu),軟件流程及關(guān)鍵技術(shù)的解決方案,并進(jìn)行仿真。 系統(tǒng)以TI公司超低功耗單片機(jī)MSP430為主控芯片,以TMS320C6416芯片為數(shù)字信號(hào)處理芯片,以XILINX公司的SPART3系列FPGA XC3S500作為邏輯控制芯片,接收電路中ADC和AGC均采用AD公司的專用功能芯片,簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)模擬方式相比,此方案能夠更為高效、精確的進(jìn)行海洋流速的測(cè)量。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：TH766
【部分圖文】：

!!!司步電路 路 路 時(shí)差 差圖2.3計(jì)數(shù)器法時(shí)間測(cè)量原理框圖圖2.3所示是一個(gè)典型的計(jì)數(shù)器方式時(shí)間測(cè)量的原理框圖。為了提高測(cè)量精度和穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)時(shí)可采用大規(guī)模復(fù)雜可編程邏輯器件 (CPLD)來(lái)作為一L要器件，利用CPLD大規(guī)模復(fù)雜可編程特點(diǎn)，在邏輯電路中設(shè)計(jì)了發(fā)射波抑制電路、激勵(lì)脈寬可調(diào)整電路和數(shù)字倍頻計(jì)數(shù)器電路。發(fā)射波抑制電路有效地抑制了發(fā)射激勵(lì)波的干擾;激勵(lì)脈寬可調(diào)整電路能夠方便地適配不1司特性探頭對(duì)激勵(lì)脈寬的要求;數(shù)字倍頻計(jì)數(shù)器電路提高了計(jì)時(shí)精度。由于CPLD高速、高穩(wěn)定性、高可靠性和現(xiàn)場(chǎng)可編程的特點(diǎn)，系統(tǒng)功能在一片CPLD土實(shí)現(xiàn)，可以大大提高系統(tǒng)的精度和可靠性。使用計(jì)數(shù)器方式的時(shí)差測(cè)量是常用的時(shí)間測(cè)量的手段。它的優(yōu)勢(shì)是硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，同時(shí)能夠達(dá)到比較高的精度。但也存在很多問(wèn)題，如:1.計(jì)數(shù)脈沖的頻率決定了計(jì)數(shù)器所能分辨的時(shí)間分辨率，頻率越高越好，但是高頻脈沖的產(chǎn)生和計(jì)數(shù)器需要考慮。2.發(fā)射脈沖經(jīng)接收放大

圖2.5用互相關(guān)函數(shù)測(cè)量延時(shí)互相關(guān)函數(shù)凡(:)的表達(dá)式如下:凡(公、)藝x(i△)只l’A一:，)，j一‘，2，3…N為積分區(qū)間的數(shù)據(jù)總數(shù)△為數(shù)據(jù)采集間隔，取值間隔等于△的間隔，j每變化一次凡(幾、)的計(jì)算量是非常大的。測(cè)量延時(shí)的特點(diǎn)是抵御噪聲的能力強(qiáng)，只要干測(cè)量結(jié)果就不受干擾噪聲的影響，條件是計(jì)長(zhǎng)。用當(dāng)中，常用三點(diǎn)或者四點(diǎn)內(nèi)插法來(lái)改善時(shí)延距聲納中常用的算法之一。要求功率譜隨時(shí)間較高的時(shí)延估計(jì)精度和硬件要求較低的優(yōu)點(diǎn)，的信號(hào)引起的時(shí)延估計(jì)誤差大【5，‘’2〕。

哈爾濱工程大學(xué)碩十學(xué)位論文圖2.6聲波傳播示意圖圖2.6為聲波在聲軸上的傳播平面圖，其中A和B是收發(fā)合置換能器，。是聲速，v是流速，d是換能器距離。兩換能器同時(shí)發(fā)射聲波，則聲波在聲軸」二傳播時(shí)間為:順流時(shí)間:I一d/(c+v)+:;逆流時(shí)間:12=d/(c一v)+:;其中T為電路延遲和聲波在樹脂保護(hù)層的傳播時(shí)間，則順逆流的時(shí)問(wèn)差為:△I=tZ一t:=d/(c一v)一d/(c+v)=Zdy/(c，一v
【引證文獻(xiàn)】

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1 許會(huì);閆增添;;基于相關(guān)法的豎管內(nèi)置式超聲流量測(cè)量設(shè)計(jì)[J];電子科技;2012年05期

2 魯成杰;徐曉飛;周揚(yáng);惠力;;機(jī)電一體化新型旋轉(zhuǎn)式測(cè)流裝置的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J];山東科學(xué);2012年03期

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1 魯成杰;機(jī)電一體化新型旋轉(zhuǎn)式海流計(jì)設(shè)計(jì)與開發(fā)[D];青島理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2877535