本文關(guān)鍵詞：多聲道超聲波氣體流量計(jì)信號(hào)處理模塊設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 超聲波流量計(jì)是隨著IC技術(shù)迅速發(fā)展而開始得到實(shí)際應(yīng)用的一種非接觸式儀表。在測(cè)量氣體領(lǐng)域,應(yīng)用最廣泛的測(cè)量方法是時(shí)差法。時(shí)差法超聲波流量計(jì)是通過測(cè)量超聲波信號(hào)在氣體中順流和逆流傳播時(shí)間之差來反映流體流速的,它具有運(yùn)行穩(wěn)定,非接觸測(cè)量,計(jì)量準(zhǔn)確可靠,無壓力損失,節(jié)約能源等特點(diǎn),是一種非常理想的節(jié)能型流量計(jì),具有很大的應(yīng)用前景。 本課題是泉州日新流量?jī)x器儀表公司投資,經(jīng)過大量的調(diào)研和分析,對(duì)國(guó)內(nèi)外各種超聲波流量計(jì)進(jìn)行比較分析,研制出具有先進(jìn)水平的多聲道超聲波氣體流量計(jì)。 首先對(duì)超聲波流量計(jì)進(jìn)行了整體的介紹,然后分析了時(shí)差法超聲波流量計(jì)的工作原理、超聲波信號(hào)檢測(cè)原理,并對(duì)超聲波傳感器的特性進(jìn)行了介紹,經(jīng)過分析選擇了200KHz的超聲波傳感器。接著介紹了本課題的總體設(shè)計(jì),本課題選擇單片機(jī)+FPGA方案,單片機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集分析,FPGA主要是進(jìn)行高精度計(jì)時(shí),本課題選用的LPC936單片機(jī)內(nèi)部集成了很多模塊,簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì),同時(shí)也提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本課題中選用的FPGA是ALTERA公司CycloneII系列的EP2C5Q208C8,FPGA中高速計(jì)時(shí)電路模塊的設(shè)計(jì)保證了系統(tǒng)測(cè)量的高精度。本課題硬件電路的設(shè)計(jì)中主要是自動(dòng)增益控制電路設(shè)計(jì),該電路保證了超聲波接收信號(hào)的穩(wěn)定性,對(duì)后面信號(hào)進(jìn)一步處理起到很重要作用。 本課題中另外一個(gè)重要的部分是單片機(jī)程序的編寫,單片機(jī)程序模塊主要有超聲波信號(hào)的發(fā)射接收,自動(dòng)增益控制,與FPGA數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)據(jù)分析等等。程序采用模塊化編程,方便升級(jí)和調(diào)試,很好地完成了單片機(jī)的核心控制作用。 整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試完成后,在泉州日新流量?jī)x器儀表公司的氣體檢定室進(jìn)行檢定,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本課題設(shè)計(jì)的多聲道超聲波氣體流量計(jì)工作穩(wěn)定可靠、測(cè)量精度高,綜合性能達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：超聲波 流量計(jì) 時(shí)差法 自動(dòng)增益控制 FPGA 單片機(jī)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH814.92
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 流量計(jì)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀9-10
• 1.2 超聲波流量計(jì)介紹10-12
• 1.2.1 超聲波流量計(jì)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)11-12
• 1.3 本課題研究?jī)?nèi)容12-14
• 第二章 超聲波氣體流量計(jì)理論分析14-20
• 2.1 超聲波流量計(jì)測(cè)量原理14
• 2.2 時(shí)差法測(cè)量原理14-16
• 2.3 超聲波傳感器16-19
• 2.3.1 超聲波簡(jiǎn)介16-17
• 2.3.2 超聲波傳感器原理及選擇17-19
• 2.4 小結(jié)19-20
• 第三章 系統(tǒng)方案與硬件電路設(shè)計(jì)20-35
• 3.1 系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì)20-21
• 3.2 自動(dòng)增益控制電路設(shè)計(jì)21-27
• 3.2.1 自動(dòng)增益控制芯片VCA81022-23
• 3.2.2 峰值采樣保持電路23-24
• 3.2.3 A/D 采樣與D/A 輸出24
• 3.2.4 電壓調(diào)整電路24-27
• 3.3 電壓比較器電路設(shè)計(jì)27-29
• 3.4 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)29-34
• 3.4.1 LPC936 主要特性29-30
• 3.4.2 LPC936 各管腳定義30-31
• 3.4.3 LPC936 外圍電路設(shè)計(jì)31-32
• 3.4.4 LPC936 接口電路設(shè)計(jì)32-34
• 3.5 小結(jié)34-35
• 第四章 FPGA 設(shè)計(jì)35-50
• 4.1 FPGA 介紹35-36
• 4.1.1 FPGA 特點(diǎn)35
• 4.1.2 FPGA 設(shè)計(jì)流程35-36
• 4.2 FGPA 硬件電路設(shè)計(jì)36-42
• 4.2.1 FPGA 時(shí)鐘與電源電路設(shè)計(jì)36-39
• 4.2.2 FPGA 配置電路設(shè)計(jì)39-41
• 4.2.3 FPGA 接口部分41-42
• 4.3 FPGA 計(jì)數(shù)器邏輯實(shí)現(xiàn)42-49
• 4.3.1 時(shí)鐘管理模塊43-45
• 4.3.2 計(jì)數(shù)器模塊45-47
• 4.3.3 數(shù)據(jù)輸出模塊47-49
• 4.4 小結(jié)49-50
• 第五章 單片機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)50-58
• 5.1 軟件總體框圖50-51
• 5.2 測(cè)量模塊設(shè)計(jì)51-55
• 5.3 與FPGA 數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)55-56
• 5.4 串口通信模塊設(shè)計(jì)56
• 5.5 小結(jié)56-58
• 第六章 系統(tǒng)測(cè)試與數(shù)據(jù)分析58-69
• 6.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析58-62
• 6.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線分析62-67
• 6.2.1 流體流速曲線擬合62-66
• 6.2.2 流體流速精度分析66-67
• 6.3 總結(jié)與展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-72
• 攻碩期間取得的研究成果72-73
• 附錄73-74

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 任曉琨;基于NIOSⅡ的便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)控模塊設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2011年

2 陳磊;超聲波技術(shù)在鉆井液流量測(cè)量中的應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2011年

3 沈淑鴻;基于FPGA的SBR法溶解氧（DO）模糊監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];南昌大學(xué);2011年

4 劉凱;基于ADSP-BF531的超聲波流量計(jì)測(cè)控模塊設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2010年

5 陳曄;低功耗超聲波熱量表的研制[D];電子科技大學(xué);2012年

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

7 張延成;基于FPGA的地面測(cè)風(fēng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];南京理工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：多聲道超聲波氣體流量計(jì)信號(hào)處理模塊設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：273974