本文關(guān)鍵詞：一種超聲波工業(yè)水表的研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 近年來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對大管徑、高流速的流量測量設(shè)備需求迫切。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，超聲波流量計得到了廣泛應(yīng)用。它利用超聲波在流體中傳播時所載的流體流速信息來測量流體流量，具有非接觸、無壓損、精度高、造價低以及結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍寬等特點，特別適合臨時管道、大口徑管道的流量測量。本文在吸收和借鑒國內(nèi)外先進設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，采用傳播時間差法，研制了一種基于MSP430單片機的超聲波工業(yè)水表，實現(xiàn)了對流量的精確測量。 本文深入研究了時差法超聲波流量測量技術(shù)的基本原理，對影響測量精度的主要因素進行了客觀分析，提出了提高儀表穩(wěn)定性和測量精度的技術(shù)措施：使用CPLD設(shè)計精確的計時電路，提高時間測量的準確性；采用信號范圍門控制技術(shù)，屏蔽系統(tǒng)噪聲干擾；采用動態(tài)閾值電壓比較和脈寬檢測技術(shù)，提高信號檢測的準確性；采用軟件糾錯和數(shù)字濾波技術(shù)，提高系統(tǒng)地穩(wěn)定性和抗干擾能力。 該儀表以單片機MSP430F149為系統(tǒng)核心，控制系統(tǒng)工作時序和外圍模塊，并負責處理流量數(shù)據(jù)；以CPLD—XC2C128為數(shù)字電路系統(tǒng)模塊，完成超聲波發(fā)射脈沖的調(diào)制、超聲波傳播時間的精確計時、信號有效性的檢測等任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，本文還設(shè)計了流量計系統(tǒng)的濾波、放大、比較電路及其它外圍電路模塊，，完成了線路板的設(shè)計、制作和調(diào)試。使用C語言和Verilog HDL分別編寫了單片機和CPLD的系統(tǒng)軟件。為實現(xiàn)對流量的實時監(jiān)控，本文還使用VC++編寫了上位機通信程序。 現(xiàn)場實驗表明，該表運行穩(wěn)定，測量數(shù)據(jù)具有較好的重復(fù)性，基本達到了設(shè)計要求，為今后開發(fā)高性能超聲波流量計奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：超聲波流量計 傳播時間差法 MSP430 動態(tài)閾值
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TH814
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 流量計的發(fā)展概況9-10
• 1.2 超聲波流量計的發(fā)展概況10-11
• 1.3 超聲波流量計的特點及分類11-14
• 1.3.1 超聲波流量計的特點11
• 1.3.2 超聲波流量計的分類11-14
• 1.4 論文背景與研究內(nèi)容14-16
• 2 超聲波流量計的基本原理及關(guān)鍵技術(shù)16-30
• 2.1 超聲波及超聲波換能器概述16-18
• 2.1.1 超聲波16
• 2.1.2 超聲波換能器16-18
• 2.2 時差法超聲波流量計的檢測原理18-20
• 2.2.1 時差法超聲波流量計的基本原理18-19
• 2.2.2 時差法超聲波流量計原理的改進19-20
• 2.3 影響超聲波流量計測量精度的主要因素20-24
• 2.3.1 設(shè)備因素20-21
• 2.3.2 流場因素21-23
• 2.3.3 噪聲因素23-24
• 2.4 提高測量精度的主要措施24-28
• 2.4.1 精確的計時電路25
• 2.4.2 信號范圍門控制25-26
• 2.4.3 動態(tài)閾值電壓比較26
• 2.4.4 脈沖寬度檢測26-27
• 2.4.5 軟件糾錯技術(shù)27
• 2.4.6 數(shù)字濾波技術(shù)27-28
• 2.5 技術(shù)措施的初步應(yīng)用28-30
• 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計30-53
• 3.1 系統(tǒng)方案30-31
• 3.2 硬件電路31-50
• 3.2.1 單片機電路31-34
• 3.2.2 CPLD電路34-36
• 3.2.3 超聲波換能器的選擇36-37
• 3.2.4 超聲波信號驅(qū)動電路37-38
• 3.2.5 超聲波信號接收電路38-42
• 3.2.6 電壓比較電路42-43
• 3.2.7 電源電路43-45
• 3.2.8 數(shù)據(jù)存儲電路45-47
• 3.2.9 RS-232通信電路47-49
• 3.2.10 實時時鐘電路49-50
• 3.3 硬件抗干擾措施50-53
• 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計53-68
• 4.1 CPLD軟件設(shè)計53-59
• 4.1.1 Verilog硬件描述語言53-54
• 4.1.2 ISE開發(fā)環(huán)境54-57
• 4.1.3 軟件模塊設(shè)計與仿真57-59
• 4.2 單片機軟件設(shè)計59-64
• 4.2.1 軟件開發(fā)環(huán)境59-61
• 4.2.2 軟件的主要模塊61-64
• 4.3 上位機軟件設(shè)計64-67
• 4.3.1 軟件功能64-65
• 4.3.2 軟件實現(xiàn)65-67
• 4.4 軟件抗干擾設(shè)計67-68
• 5 現(xiàn)場測試與誤差分析68-73
• 5.1 誤差與重復(fù)性68-69
• 5.1.1 誤差68-69
• 5.1.2 重復(fù)性69
• 5.2 現(xiàn)場測試69-70
• 5.2.1 測試條件69-70
• 5.2.2 測試結(jié)果70
• 5.3 誤差分析70-73
• 結(jié)論73-74
• 參考文獻74-76
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況76-77
• 致謝77-78

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