隨著社會生產(chǎn)的高速發(fā)展,人們對工業(yè)生產(chǎn)中固體流量的測量提出了測量精度更高、測量速度更快、測量成本更低、使用更方便的要求。微波傳感器向測試管道發(fā)射24GHz的微波信號,并接收到回波信號,然后將回波信號與發(fā)射信號混頻、濾波得到多普勒信號。多普勒信號經(jīng)采集和信號處理最后獲得流量數(shù)據(jù)。論文主要貢獻為:1.對微波固體流量計相關(guān)背景知識做了相應(yīng)闡述。以微波法為基礎(chǔ)探討了微波固體流量計的測量原理和系統(tǒng)的組成,同時闡述了系統(tǒng)中應(yīng)用到的一些關(guān)鍵技術(shù),其中包括多普勒效應(yīng)、速度-濃度測量法、擬合算法、功率譜估計、參數(shù)確定方法、回波信號分析等。2.給出微波固體流量計的硬件設(shè)計,主要包括信號處理器硬件設(shè)計和信號轉(zhuǎn)換器硬件設(shè)計,其主控芯片都是FPGA。信號處理器和信號轉(zhuǎn)換器的硬件電路設(shè)計相似。有關(guān)FPGA電路硬件設(shè)計單獨給出了表述。3.設(shè)定了上位機、信號處理器和信號轉(zhuǎn)換器三個系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議;提出了信號處理器和信號轉(zhuǎn)換器的FPGA程序設(shè)計方案;并對各子系統(tǒng)之間的傳輸協(xié)議、程序設(shè)計進行了詳細說明。采用ISE和ModelSim對關(guān)鍵功能模塊程序,比如AD采集、FIR、FFT、滑窗濾波等,進行了仿真,驗證了時... 

【文章來源】：成都信息工程大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

多普勒頻率計算示意圖

圖 2-4 測量場景示意圖傳感器發(fā)射單頻連續(xù)波；然后又接收流體的回波信號；兩路混頻濾波后得普勒信號。再傳輸?shù)叫盘柼幚砥鬟M行下一步運算。最后得到速度、濃度、流值。.3.3 流量計算式在計算前，我們必須清楚固體質(zhì)量流量定義。我們將質(zhì)量流量定義如下：時間內(nèi)通過測量管道的某個橫截面的的流體顆粒的質(zhì)量。固體質(zhì)量流量單位每小時。計量符號為 T/ h。橫截面積A質(zhì)量m速度V濃度 圖 2-5 流體流過管道橫截面示意圖設(shè)質(zhì)量 m 的固體流體時間 t 內(nèi)流經(jīng)測量體的某個截面，示意圖如圖 2-5 所

圖 3-2 AS 模式電路原理圖2、JTAG 模式如圖 3-3 所示為信號處理器和信號轉(zhuǎn)換器 JTAG 模式的電路原理圖。一般FPGA 默認(rèn)使用 JTAG 模式，因為其優(yōu)先等級最高，并且 JTAG 不需要任片，幾乎每個 FPGA 都可以用 JTAG 來下載程序。使用 JTAG 時，關(guān)于配配置則會被忽略。當(dāng) ISE 生成.bit 文件后，通過 JTAG 接口，程序就可以FPGA 中。JTAG 模式下，一旦掉電，程序不會保存，所以每次斷電后必須載.bit 文件。因此這種模式只用于調(diào)試階段。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于最小二乘法的分段直線擬合算法[J]. 薛麗紅.  貴陽學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(04)
[2]上位機與下位機的數(shù)據(jù)傳輸以及協(xié)議小議[J]. 杜時英.  計算機光盤軟件與應(yīng)用. 2012(15)
[3]多普勒效應(yīng)探討[J]. 賈湘平.  遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(06)
[4]基于最小二乘法的幾何元素擬合算法研究[J]. 杜福洲,王小強,段桂江.  航空制造技術(shù). 2011(21)
[5]Matlab仿真在通信原理教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 程鈴,徐冬冬.  實驗室研究與探索. 2010(02)
[6]為你的USB設(shè)備“加把勁”[J]. 加油.  網(wǎng)絡(luò)與信息. 2009(09)
[7]數(shù)字信號處理的FPGA實現(xiàn)[J]. 李永杰,凌朝東.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2008(07)
[8]DSP的控制系統(tǒng)中一種通信協(xié)議的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 郭磊,廖啟征,魏世民.  電子技術(shù). 2007(05)
[9]計算機串行總線發(fā)展過程與現(xiàn)狀[J]. 于寒,周明光.  中國科技信息. 2005(21)
[10]基于DSP的實數(shù)FFT算法研究與實現(xiàn)[J]. 陳恒亮,蔣勇.  動力學(xué)與控制學(xué)報. 2005(02)

碩士論文
[1]微波氣固兩相流測量[D]. 高翔.北方工業(yè)大學(xué) 2015
[2]微波固體流量計信號處理方法及仿真[D]. 吳林文.電子科技大學(xué) 2013
[3]油品含水率在線測量系統(tǒng)的研究[D]. 陳衛(wèi)民.浙江大學(xué) 2004
[4]兩相流相關(guān)流量測量方法研究[D]. 徐群.南京理工大學(xué) 2004



本文編號：3614440