本文關(guān)鍵詞：時(shí)差法低功耗超聲波流量計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超聲波流量測量技術(shù)是一種利用超聲波信號在流體中傳播時(shí)所載流體的流速信息來測量流體流量的新的測量技術(shù)。超聲波流量計(jì)以其非接觸、易于安裝維護(hù)、不會改變流體的流動狀態(tài)、不產(chǎn)生附加阻力等優(yōu)點(diǎn)在氣象、石油、化工、醫(yī)藥、水資源管理等工業(yè)、民用等多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。近幾年,傳感器技術(shù)、先進(jìn)測量技術(shù)、微電子技術(shù)的快速發(fā)展,為我們進(jìn)一步研究超聲波流量計(jì)提供了條件,同時(shí)也推動了該儀表的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 本文主要任務(wù)是設(shè)計(jì)超聲波流量計(jì),并對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究。對超聲波流速測量方法進(jìn)行理論分析,在此基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)中采用的時(shí)差法流速測量機(jī)理,并對超聲波流量計(jì)測量裝置的硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì),包括測量裝置的硬件電路以及超聲波流量計(jì)的工作流程。分析了超聲波流量計(jì)設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵技術(shù),包括靜水測量水速不為零因素分析、流量計(jì)的定標(biāo)、低功耗設(shè)計(jì)、回波工作點(diǎn)等,同時(shí)給出了這些關(guān)鍵技術(shù)的具體解決方法。最后對超聲波流量計(jì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,給出了超聲波流量計(jì)的測試數(shù)據(jù),分析了超聲波流量計(jì)測量誤差產(chǎn)生的原因,提出了提高測量精度的三種方法。最終所設(shè)計(jì)的超聲波流量計(jì)的設(shè)計(jì)精確度為±1,響應(yīng)時(shí)間小于1s,滿足了系統(tǒng)對其精確度和響應(yīng)時(shí)間的要求,并通過低功耗設(shè)計(jì),使其動態(tài)工作電流達(dá)到了12μA,靜態(tài)工作電流達(dá)到2~3μA,電池壽命10年以上,滿足了系統(tǒng)對備用電池的要求。 該超聲波流量計(jì)具有始動流量小、壓損小、功耗低、工作可靠、功能齊全等優(yōu)點(diǎn),具有較好的市場應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：超聲波流量計(jì) 時(shí)差法 CPLD MSP430單片機(jī)
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH814.92
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 流量計(jì)概述9-10
• 1.1.1 流量計(jì)的發(fā)展歷史9
• 1.1.2 流量檢測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2 課題背景及研究意義10-12
• 1.3 超聲波流量計(jì)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 超聲波流量計(jì)原理和方案選擇13-15
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容15
• 1.6 本章小結(jié)15-16
• 第2章 超聲波流量計(jì)流速測量機(jī)理研究16-22
• 2.1 流量的基本概念16
• 2.2 時(shí)差法超聲波流量計(jì)的基本原理16-17
• 2.3 影響時(shí)差法測量精度的因素17-20
• 2.4 超聲波探頭安裝方式介紹20-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 第3章 采用的元器件及技術(shù)介紹22-30
• 3.1 CPLD器件的介紹22-23
• 3.2 低功耗單片機(jī)MSP430介紹23-25
• 3.3 超聲波傳感器介紹25-29
• 3.3.1 超聲波換能器中心頻率的測量26-27
• 3.3.2 超聲波傳感器驅(qū)動脈沖的選擇27-29
• 3.4 JTAG技術(shù)介紹29
• 3.5 本章小結(jié)29-30
• 第4章 時(shí)差法超聲波流量計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)30-41
• 4.1 超聲波流量測速裝置硬件電路31-37
• 4.1.1 CPLD及其外圍電路31-32
• 4.1.2 顯示電路32-33
• 4.1.3 信號處理電路33-35
• 4.1.4 JTAG電路35-36
• 4.1.5 流速測量裝置工作過程36-37
• 4.2 單片機(jī)及其外圍電路37-40
• 4.3 本章小結(jié)40-41
• 第5章 超聲波流量計(jì)關(guān)鍵技術(shù)分析41-48
• 5.1 靜水測量水速不為零因素分析與解決方案41-42
• 5.2 流量的定標(biāo)42
• 5.3 流量計(jì)低功耗設(shè)計(jì)42-43
• 5.4 回波工作點(diǎn)測取與信號接收窗口設(shè)置43-45
• 5.4.1 回波工作點(diǎn)43-44
• 5.4.2 信號接收窗口44-45
• 5.5 水流方向與換能器安裝的關(guān)系45-46
• 5.6 流速分布修正系數(shù)46-47
• 5.7 本章小結(jié)47-48
• 第6章 超聲波流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)研究48-59
• 6.1 超聲波流量計(jì)測試48-50
• 6.1.1 性能指標(biāo)48
• 6.1.2 實(shí)驗(yàn)要求48
• 6.1.3 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果48-50
• 6.2 誤差原因分析50-54
• 6.2.1 外界干擾帶來的誤差50-51
• 6.2.2 計(jì)時(shí)裝置引入的誤差51-53
• 6.2.3 測量時(shí)間間隔引入的誤差53-54
• 6.2.4 器件參數(shù)穩(wěn)定性帶來的誤差54
• 6.3 提高測量精度的方法54-58
• 6.3.1 提高計(jì)時(shí)精度的方法54-56
• 6.3.2 測量液體溫度補(bǔ)償計(jì)算誤差56-57
• 6.3.3 通過軟件提高測量精度57-58
• 6.4 本章小結(jié)58-59
• 第7章 總結(jié)與展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 致謝64

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本文編號：300618