發(fā)布時間：2017-05-05 10:09

  本文關鍵詞：高精度超聲波液位測量系統(tǒng)的設計與實現，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：液位測量系統(tǒng)廣泛應用于化工、石油等行業(yè)。隨著工業(yè)自動化的快速發(fā)展，工業(yè)現場對液位測量的精度和反應速度的要求也日趨增加，實現智能化、實時準確、無接觸的測量是當前液位測量技術的發(fā)展趨勢。非接觸式的超聲波液位測量系統(tǒng)，有著更強的適應性和優(yōu)越性。 通過對現有測量技術的比較和工業(yè)現場使用液位測量系統(tǒng)實際情況的分析，本課題設計了一種基于MSP430F149單片機的高精度低功耗的超聲波液位測量系統(tǒng)。課題實現了系統(tǒng)的整體設計以及系統(tǒng)的PCB電磁兼容仿真和優(yōu)化，并對后期測量數據進行了分析、處理。實驗表明，在環(huán)境溫度為25C的空曠實驗室內，該系統(tǒng)測量范圍為20cm～1500cm，測量精確度可達2mm。本系統(tǒng)有更高的精確度，并且有較高的可靠性和實用性，，可以更好的滿足各種工業(yè)現場的需求。 本課題設計的主要研究內容包括以下幾方面： 首先，設計了超聲波液位測量系統(tǒng)的硬件電路，主要包括電源模塊、4-20mA數據傳輸模塊和超聲波數據采集模塊。其中，接收模塊電路的設計，對系統(tǒng)精確度的提升起到了關鍵作用；綜合考慮使用情況，設計了兩種測量數據的傳輸方式。模塊設計完成后，通過設計、生產并制成PCB，然后完成了整個系統(tǒng)的硬件焊接和調試。 其次，分析了印制電路板的電磁兼容性相關原理，并使用Ansoft Designer軟件對超聲波液位測量系統(tǒng)的PCB板做了電磁兼容性的相關仿真和分析，然后通過仿真結果的分析，對系統(tǒng)PCB布局、布線進行優(yōu)化。 最后，進行了實驗室條件下的大量測量，并對測試結果進行了分析。然后對影響本系統(tǒng)測量精度的因素和干擾進行了分析并給出了相應的改進方案，并分析了限幅濾波、消抖濾波和遞推平均濾波相結合的數字濾波算法。
【關鍵詞】：液位測量 電磁兼容 MSP430 Ansoft Designer 超聲波
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH816.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-14
• §1-1 課題研究的背景意義9
• §1-2 液位測量技術的發(fā)展現狀9-12
• 1-2-1 接觸式液位測量系統(tǒng)10-11
• 1-2-2 非接觸式液位測量系統(tǒng)11-12
• §1-3 液位測量系統(tǒng)的發(fā)展前景12-13
• §1-4 本課題主要工作內容13-14
• 第二章 超聲波測量的基本原理介紹14-19
• §2-1 超聲波的相關介紹14-17
• 2-1-1 超聲波的應用特性與應用背景14-16
• 2-1-2 超聲波測量的基本原理16
• 2-1-3 超聲波在測量方面的優(yōu)越性16-17
• §2-2 換能器的工作原理17-18
• §2-3 本章小結18-19
• 第三章 超聲波液位測量系統(tǒng)的整體設計19-33
• §3-1 系統(tǒng)低功耗設計20
• §3-2 系統(tǒng)電源模塊設計20-21
• §3-3 測量系統(tǒng)信息采集模塊21-26
• 3-3-1 超聲波發(fā)射模塊22
• 3-3-2 超聲波接收電路22-24
• 3-3-3 溫度補償模塊24-25
• 3-3-4 IIC 通信協(xié)議介紹25-26
• §3-4 數據存儲模塊26-27
• §3-5 系統(tǒng)人機交互界面27-28
• §3-6 通訊接口模塊28-31
• 3-6-1 4-20mA 電流傳輸模塊28-30
• 3-6-2 433M 無線通信模塊30-31
• §3-7 硬件電路設計平臺--ADS31-32
• §3-8 本章小結32-33
• 第四章 超聲波液位測量系統(tǒng)的電磁兼容設計33-51
• §4-1 電磁兼容核心技術介紹34-35
• §4-2 PCB 設計中的電磁兼容性分析35-39
• 4-2-1 PCB 設計中電磁干擾源分析36-37
• 4-2-2 電磁干擾傳播方式37
• 4-2-3 PCB 附近電磁場分析37-39
• §4-3 EMI 對系統(tǒng) PCB 電磁兼容性影響的仿真與分析39-45
• 4-3-1 仿真軟件平臺介紹39
• 4-3-2 PCB 電磁兼容仿真流程39-40
• 4-3-3 超聲波液位測量系統(tǒng)的 PCB 電磁兼容仿真分析具體過程40-45
• 4-3-4 仿真結果分析45
• §4-4 PCB 的 EMC 優(yōu)化設計45-46
• §4-5 PCB 優(yōu)化設計后的 EMC 仿真46-50
• §4-6 本章小結50-51
• 第五章 系統(tǒng)誤差分析、解決辦法及測試結果51-62
• §5-1 導致系統(tǒng)誤差原因分析51-52
• §5-2 減小誤差和提高精確度的設計方法52-59
• 5-2-1 針對渡越時間誤差的系統(tǒng)設計52-54
• 5-2-2 針對隨機誤差的系統(tǒng)設計54-59
• §5-3 系統(tǒng)測試結果及分析59-61
• §5-4 本章小結61-62
• 第六章 結論62-63
• 參考文獻63-66
• 致謝66-67
• 攻讀學位期間所取得的相關科研成果67

【參考文獻】

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本文編號：346140