隨著油氣壓力管道長線輸送在我國的普及應用,人們對于壓力管道運輸?shù)陌踩�、可靠性要求不斷提高。管道泄漏檢測作為保障管道安全的重要手段,越來越受到人們的重視。傳統(tǒng)的管道氣體泄漏檢測手段,由于投資大、見效慢、維護費用高等原因,無法在我國得到普及應用。當前迫切需要研發(fā)一款先進的,實用的,適合我國國情的管道氣體泄漏檢測設(shè)備,以滿足不同地區(qū)企業(yè)氣體泄漏檢測的需要。 課題的目標是研制一套基于嵌入式系統(tǒng)的超聲波管道氣體泄漏檢測儀,能夠完成現(xiàn)場由于高壓氣體管道泄漏所產(chǎn)生超聲波的采集和處理,并將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行快速傅立葉(FFT)變換,在液晶上顯示其頻譜特性。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的總體要求,提出了采用基于嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計方案。嵌入式系統(tǒng)的核心采用C8051F120微處理器,它是完全集成的混合信號級MCU芯片。該芯片能夠很好的對超聲波傳感器所采集的信號進行分析和FFT運算。 系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計方案,主要分為信號采集、信號處理和液晶顯示三大模塊。硬件方面,簡單介紹了電路中各元器件的特性,重點給出了此設(shè)計的詳細過程及最終的實現(xiàn)電路,并分析了電路的工作原理。軟件方面,重點介紹了A/D轉(zhuǎn)換,FFT變換及Bresen...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外管道泄漏檢測研究狀況
        1.2.1 國外相關(guān)研究狀況
        1.2.2 國內(nèi)相關(guān)研究狀況
    1.3 論文的主要工作及創(chuàng)新點
        1.3.1 論文的主要研究工作
        1.3.2 論文的創(chuàng)新點
    1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)
第二章 管道泄漏檢測方法及發(fā)聲信號特性研究
    2.1 管道泄漏檢測方法綜述
    2.2 現(xiàn)代實時泄漏檢測技術(shù)
        2.2.1 基于信號處理的檢測方法
        2.2.2 基于管道數(shù)學模型的檢測方法
        2.2.3 基于知識的方法
    2.3 方案論證
    2.4 聲波的基本知識
    2.5 超聲波特性研究
    2.6 氣體泄漏超聲波檢漏原理
    2.7 聲波檢漏方法及在泄漏檢測中的應用
    2.8 基于嵌入式系統(tǒng)的超聲波氣體泄漏檢測可行性研究
    2.9 本章小結(jié)
第三章 超聲波氣體泄漏檢測儀的整體設(shè)計方案
    3.1 系統(tǒng)測試的信號及其檢測指標
    3.2 整體設(shè)計方案
    3.3 信號采集模塊綜合研究
    3.4 信號處理模塊綜合研究
    3.5 LCD顯示模塊綜合研究
    3.6 編程語言的選擇
    3.7 本章小結(jié)
第四章 超聲波氣體泄漏檢測儀的硬件設(shè)計
    4.1 CPU的選型及介紹
        4.1.1 C8051F系列單片機簡介
        4.1.2 微處理器的選型依據(jù)
        4.1.3 C8051F120微處理器的系統(tǒng)構(gòu)成
        4.1.4 C8051F120存儲器組織
        4.1.5 C8051F120模數(shù)轉(zhuǎn)換功能
    4.2 超聲波傳感器的選擇
        4.2.1 超聲波傳感器工作原理
        4.2.2 超聲波傳感器的系統(tǒng)構(gòu)成
        4.2.3 超聲波傳感器的主要技術(shù)指標
        4.2.4 傳感器接入部分電路設(shè)計
    4.3 信號調(diào)理電路設(shè)計
        4.3.1 信號放大電路設(shè)計
        4.3.2 信號強度調(diào)整電路設(shè)計
            4.3.2.1 模擬開關(guān)CD4052芯片介紹
            4.3.2.2 CD4052引腳功能說明
            4.3.2.3 CD4052通道選擇真值表
            4.3.2.4 信號強度調(diào)整電路設(shè)計
        4.3.3 帶通濾波電路設(shè)計
    4.4 液晶顯示模塊設(shè)計
    4.5 電源電路設(shè)計
        4.5.1 MA-756芯片介紹及電路設(shè)計
        4.5.2 AS1117芯片介紹及電路設(shè)計
    4.6 本章小結(jié)
第五章 超聲波氣體泄漏檢測儀的軟件設(shè)計
    5.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)
        5.1.1 A/D轉(zhuǎn)換器的原理
        5.1.2 A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標
        5.1.3 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器原理
        5.1.4 C8051F120模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳功能說明
        5.1.5 A/D轉(zhuǎn)換關(guān)鍵代碼
    5.2 FFT變換技術(shù)
        5.2.1 FFT變換的意義
        5.2.2 FFT變換實現(xiàn)代碼
    5.3 液晶顯示技術(shù)
        5.3.1 Bresenham畫線原理及優(yōu)化算法介紹
        5.3.2 LCD接口時序及電氣參數(shù)說明
    5.4 本章小結(jié)
第六章 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析
    6.1 實驗方法
        6.1.1 實驗目的
        6.1.2 實驗裝置
    6.2 MAX756芯片升壓穩(wěn)壓性能測試
    6.3 AS1117芯片降壓穩(wěn)壓性能測試
    6.4 超聲波信號采集變換性能測試
        6.4.1 超聲波氣體泄漏監(jiān)測儀精確度和重復性測試
        6.4.2 超聲波氣體泄漏檢測儀采集及轉(zhuǎn)換信號能力測試
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
    7.3 本章小結(jié)
參考文獻
致謝
碩士期間發(fā)表的學術(shù)論文
附錄1
附錄2



本文編號：3782524