本文關(guān)鍵詞：超聲波氣體流量計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,冶金、化工等各部門對氣體大流量的精確測量要求日益迫切,以達(dá)到進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)能、安全生產(chǎn)及控制污染等目的。為了滿足氣體流量測量不斷提高的要求,超聲波技術(shù)被應(yīng)用于氣體流量檢測,于是國際上就出現(xiàn)了一種新興的氣體流量儀表——超聲波氣體流量計。超聲波氣體流量計是通過測量超聲波脈沖沿順、逆流兩個方向上聲傳播時間不同來測量氣體的流速和流量的新技術(shù)。由于它對流體無阻力,無壓力損失,受流體物理性質(zhì)限制少,以及使用簡單等特點,備受業(yè)界關(guān)注,具有很大的前景。 根據(jù)本課題的特點,文中提出了適用于超聲波氣體流量計的高精度數(shù)字計時電路設(shè)計,計時精度可以達(dá)到0.25%,通過FPGA設(shè)計實現(xiàn);系統(tǒng)硬件電路為微控制器+FPGA結(jié)構(gòu),微控制器是整個系統(tǒng)的控制核心,FPGA內(nèi)部集成了系統(tǒng)中的大部分?jǐn)?shù)字電路,這種結(jié)構(gòu)設(shè)計思想大大簡化了系統(tǒng)硬件電路的復(fù)雜性,增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性;本系統(tǒng)的數(shù)字電路采用柔性化設(shè)計,具有良好的硬件可升級性,改變FPGA配置電路中存儲器中的程序即可改變系統(tǒng)中的部分硬件電路。 本系統(tǒng)使用的傳感器為發(fā)射/接收型超聲波傳感器,發(fā)射超聲波的中心頻率為125KHz。超聲波傳感器采用單聲道方式,Z型安裝于DN150管道上,聲道與氣體流動方向之間的夾角為45o。系統(tǒng)通過頻差法方式對管道內(nèi)氣體平均流速進(jìn)行測量,基本上消除了溫度變化對系統(tǒng)流速測量帶來的影響。 模擬電路主要用于超聲波發(fā)射、接收與處理,是硬件電路設(shè)計的重要組成部分。模擬電路整體上采用模塊化設(shè)計,每個模塊需要實現(xiàn)各自的功能,有很強(qiáng)的抗干擾能力。其次,每個模塊與相鄰模塊之間有可靠的接口設(shè)計,保證模擬信號的可靠傳輸。 系統(tǒng)調(diào)試成功后,為了檢測其測量精度,在天津大學(xué)過程檢測與控制實驗室的氣體流量實驗裝置上進(jìn)行試驗測試。測試結(jié)果為低流速時系統(tǒng)檢測精度較低,隨著流速的增加,檢測精度不斷提高。綜合測試結(jié)果滿足系統(tǒng)設(shè)計要求,且運行穩(wěn)定可靠。
【關(guān)鍵詞】：超聲波 流量計 FPGA 氣體 頻差法 試驗
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：TH814
【目錄】：

• 第一章 緒論7-13
• 1.1 課題的研究背景及意義7-8
• 1.2 國內(nèi)、外研究歷史及現(xiàn)狀8-10
• 1.3 本課題的工作及主要創(chuàng)新點10-12
• 1.4 本文的內(nèi)容安排12-13
• 第二章 流量信號檢測原理13-25
• 2.1 超聲波傳感器13-19
• 2.2 超聲波測量氣體流量原理19-25
• 第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與實現(xiàn)25-46
• 3.1 系統(tǒng)硬件電路總體設(shè)計25-27
• 3.2 系統(tǒng)電路模塊設(shè)計27-46
• 第四章 FPGA數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計46-61
• 4.1 FPGA芯片介紹46-50
• 4.2 FPGA內(nèi)部元件例化設(shè)計50-58
• 4.3 FPGA外部接口電路設(shè)計58-61
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計61-67
• 5.1 系統(tǒng)軟件功能介紹61
• 5.2 系統(tǒng)軟件整體結(jié)構(gòu)61-63
• 5.3 中斷服務(wù)程序結(jié)構(gòu)63-64
• 5.4 流速及流量計算程結(jié)構(gòu)64-65
• 5.5 數(shù)據(jù)存儲程序結(jié)構(gòu)65-66
• 5.6 小結(jié)66-67
• 第六章 系統(tǒng)試驗及數(shù)據(jù)分析67-72
• 6.1 氣體流量實驗裝置及試驗方法67-68
• 6.2 超聲波氣體流量計試驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析68-72
• 第七章 總結(jié)與建議72-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 發(fā)表論文和參加科研情況77-78
• 致謝78

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 周愛國;阮杰陽;劉凱;陸敏恂;;超聲波流量計影響因素的分析及對策[J];中國工程機(jī)械學(xué)報;2009年04期

2 蔡忠興;趙輝;徐南;;四聲道超聲波流量計收發(fā)電路設(shè)計[J];自動化與儀表;2009年01期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李躍忠;多聲道超聲波氣體流量測量關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王文濤;多聲道氣體超聲流量計流場適應(yīng)性[D];東北石油大學(xué);2011年

2 李新;氣浮凈水旋噴加壓最佳溶氣量控制系統(tǒng)研制[D];青島理工大學(xué);2010年

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4 金晶;基于ARM的超聲波風(fēng)速測量系統(tǒng)設(shè)計[D];南京信息工程大學(xué);2008年

5 顏麗娜;基于聲速法的乳化液濃度檢測系統(tǒng)研究[D];西安科技大學(xué);2008年

6 杜海明;偽碼相關(guān)時差法超聲波氣體流量計的研究[D];天津大學(xué);2007年

7 肖海;基于FPGA的時差法超聲波氣體流量計的研究與實驗驗證[D];電子科技大學(xué);2009年

8 顧中林;移動式起重機(jī)姿態(tài)安全傳感器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2009年

9 葛志鑫;移動式超聲波風(fēng)速風(fēng)向測量系統(tǒng)[D];南京信息工程大學(xué);2012年

10 周敏嵐;基于WinCE6.0的超聲波氣體流量計設(shè)計[D];南昌大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：超聲波氣體流量計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：263758