本文關(guān)鍵詞：時(shí)差式超聲流量計(jì)的研究與硬件電路實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 當(dāng)今在許多工業(yè)生產(chǎn)和科研活動(dòng)中,流量測(cè)量是必不可少的。而超聲波流量計(jì)以其非接觸、易于安裝維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用,但是其仍有許多不足之處,因此有必要對(duì)其加以改進(jìn)和提高。 本文研究的是應(yīng)用最廣的時(shí)差式超聲流量計(jì)。在充分查閱國(guó)內(nèi)外大量資料,對(duì)能提高整個(gè)系統(tǒng)性能的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,并完成了硬件電路和邏輯控制的設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容如下: 1.研究了寬波束時(shí)差式超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理,并對(duì)寬波束流量計(jì)的計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo)。研究了“環(huán)鳴法”測(cè)量小管徑流量的方法,以及提出了提高精度的方法:精確獲得測(cè)量時(shí)間、信號(hào)門、“環(huán)鳴”時(shí)間修正等方法,然后根據(jù)流體力學(xué)和物理學(xué)的知識(shí),對(duì)超聲流量計(jì)的進(jìn)行了修正,給出了不同情況下的流量修正系數(shù)的計(jì)算公式。 2.根據(jù)設(shè)計(jì)的具體情況,對(duì)時(shí)差式超聲流量計(jì)的硬件電路進(jìn)行了詳細(xì)的分析,討論了器件的選擇和參數(shù)設(shè)計(jì)的問題,設(shè)計(jì)出單片機(jī)外圍設(shè)計(jì)電路和FPGA(Field Programmable Gate Array)的控制電路部分,以及性能良好的接收發(fā)射電路,并對(duì)換能器的原理、性能指標(biāo)進(jìn)行了討論。 3.根掘設(shè)計(jì)的要求,通過FPGA進(jìn)行了邏輯控制的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了發(fā)射電路的驅(qū)動(dòng)脈沖,計(jì)時(shí)和計(jì)次電路,漏收計(jì)時(shí)和漏收計(jì)次電路,接收信號(hào)的處理,收發(fā)切換以及與單片機(jī)的讀寫通訊,“環(huán)鳴”時(shí)間修正邏輯,最后完成完整的“環(huán)鳴”控制邏輯的實(shí)現(xiàn)。 4.對(duì)影響流體流量測(cè)量的各種誤差來源進(jìn)行了仔細(xì)的分析、研究。并對(duì)硬件電路和軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性驗(yàn)證,最終給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并給出進(jìn)一步的改進(jìn)措施。
【關(guān)鍵詞】：超聲流量計(jì) 時(shí)差法 環(huán)鳴法 發(fā)射和接收電路 FPGA
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TH814
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 引言11
• 1.2 流量計(jì)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀11-12
• 1.3 流量計(jì)的分類及特點(diǎn)12-13
• 1.4 超聲流量計(jì)的概述13-16
• 1.4.1 超聲流量計(jì)的發(fā)展與現(xiàn)狀13-14
• 1.4.2 超聲流量計(jì)的特點(diǎn)14-15
• 1.4.3 超聲流量計(jì)的分類15-16
• 1.5 論文的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 時(shí)差式超聲流量計(jì)的理論研究17-32
• 2.1 流量測(cè)量的基礎(chǔ)17-20
• 2.1.1 流量的基本概念17-18
• 2.1.2 管內(nèi)流動(dòng)的基本知識(shí)18-20
• 2.2 傳統(tǒng)時(shí)差式超聲流量計(jì)的原理20-21
• 2.3 寬波束在時(shí)差式超聲流量計(jì)的應(yīng)用21-22
• 2.3.1 寬波束流量測(cè)量原理21-22
• 2.3.2 寬波束超聲流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)22
• 2.4 寬波束時(shí)差式超聲流量計(jì)的原理22-25
• 2.5 利用“環(huán)鳴法”測(cè)流量25-28
• 2.5.1 環(huán)鳴法25-26
• 2.5.2 提高測(cè)量精度的方法26-27
• 2.5.3 “環(huán)鳴法”的測(cè)量系統(tǒng)27-28
• 2.6 超聲流量計(jì)的流速的修正28-30
• 2.7 本章小結(jié)30-32
• 第3章 時(shí)差式超聲流量計(jì)的硬件設(shè)計(jì)32-53
• 3.1 控制電路部分設(shè)計(jì)33-41
• 3.1.1 FPGA計(jì)數(shù)控制電路33-37
• 3.1.2 單片機(jī)控制電路37-41
• 3.2 鍵盤電路設(shè)計(jì)41-42
• 3.3 接收發(fā)射電路設(shè)計(jì)42-50
• 3.3.1 發(fā)射電路設(shè)計(jì)43-45
• 3.3.2 接收電路的設(shè)計(jì)45-50
• 3.4 電源電路設(shè)計(jì)50
• 3.5 超聲波換能器50-52
• 3.5.1 換能器的原理及結(jié)構(gòu)51
• 3.5.2 換能器的主要性能指標(biāo)51-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第4章 時(shí)差式超聲流量計(jì)的邏輯設(shè)計(jì)53-66
• 4.1 硬件描述語言VHDL及 QUARTUS II簡(jiǎn)介54
• 4.2 FPGA設(shè)計(jì)方法54-57
• 4.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)55-56
• 4.2.2 系統(tǒng)綜合優(yōu)化56-57
• 4.2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)57
• 4.3 FPGA的邏輯設(shè)計(jì)57-65
• 4.3.1 發(fā)射信號(hào)的設(shè)計(jì)58-59
• 4.3.2 時(shí)間計(jì)數(shù)器和測(cè)次計(jì)數(shù)器59-60
• 4.3.3 漏收計(jì)時(shí)器和漏收計(jì)次器60
• 4.3.4 信號(hào)門和接收信號(hào)的處理60-62
• 4.3.5 “環(huán)鳴”時(shí)間修正邏輯62-64
• 4.3.6 與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通訊64
• 4.3.7 收發(fā)切換控制邏輯64-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第5章 誤差分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果66-73
• 5.1 誤差的研究66-68
• 5.1.1 誤差的基本理論66-67
• 5.1.2 測(cè)量誤差的來源67-68
• 5.1.3 誤差分析68
• 5.2 流量的試驗(yàn)系統(tǒng)68-69
• 5.3 試驗(yàn)結(jié)果69-71
• 5.4 改進(jìn)措施71-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果77-78
• 致謝78-79
• 附錄79-81

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張興紅;張慧;王先全;馮濟(jì)琴;王生寶;;基于ARM的超聲波流量計(jì)A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)[J];自動(dòng)化與儀表;2010年11期

2 胡曉泊;瞿浩;安稷;;基于霍爾效應(yīng)的低成本簡(jiǎn)易流量計(jì)[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2012年04期

3 劉丹;廖斌;;超聲流量計(jì)中基于MCP42100的程控增益系統(tǒng)[J];自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用;2012年12期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 張慧;基于FPGA的高精度超聲波液體流量計(jì)研究[D];重慶理工大學(xué);2010年

2 劉宇;礦用明渠超聲波流量傳感器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安科技大學(xué);2012年

3 汪洋;相關(guān)法超聲流量計(jì)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2013年

4 胡紅亮;超聲傳感精密測(cè)量方法及應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2013年

5 金松日;一種小管徑超聲波流量計(jì)的設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：時(shí)差式超聲流量計(jì)的研究與硬件電路實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：305093