發(fā)布時間：2017-05-23 21:07

  本文關(guān)鍵詞：嵌入式低功耗超聲波氣體流量計設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著國民經(jīng)濟快速的發(fā)展,西氣東輸工程的建設(shè),流量測量在實際應用中變得越來越重要。超聲波氣體流量計以獨特的優(yōu)勢在流量計量領(lǐng)域中得到了快速的發(fā)展,與傳統(tǒng)流量計相比,它沒有阻流件,非接觸檢測、無壓力損失、量程比寬、計量精度高等特點,是一種新型流量測量儀器,具有很大的應用前景。本課題是有寧波鵬盛科技發(fā)展有限公司投資,通過閱讀大量國內(nèi)外相關(guān)文獻,比較國內(nèi)外超聲波流量計設(shè)計的方案的優(yōu)缺點,選用了時差法測量原理,研制出具有國內(nèi)先進水平的超聲波氣體流量計。首先對超聲波氣體流量計進行整體的介紹,然后分析了時差法超聲波氣體流量計的工作原理以及超聲波信號檢測原理。通過國內(nèi)外學者對超聲波信號傳播以及衰減機理進行大量實驗研究給出了合適的頻率范圍,并且對超聲波換能器的特性進行了分析,我們選用日本村田制作所所生產(chǎn)的收發(fā)一體型超聲波換能器。本課題提出了以EFM32G890作為整個系統(tǒng)的微處理器,使用ACAM公司生產(chǎn)高精度時間數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TDC-GP22作為計時測量核心,并且實現(xiàn)了以微處理器為核心的硬件電路。系統(tǒng)硬件電路主要包括超聲波發(fā)射電路、接收放大電路、切換電路、比較電路、液晶顯示電路等硬件電路。對于傳統(tǒng)信號過零點檢測計數(shù),對電路設(shè)計要求比較高,而且容易受到干擾信號影響,所以提出了第一波檢測法,提高時差法測量的精度。本課題中還有另外一個重要的部分是單片機程序的編寫,單片機程序模塊主要有壓力模塊、溫度模塊、第一波檢測模塊、TDC-GP22計時模塊、485通信模塊、液晶顯示模塊等等。程序是采用模塊化編程,這樣方便調(diào)試,能夠很好地完成了EFM32G890為核心控制作用。整個系統(tǒng)調(diào)試完成后,在寧波鵬盛科技有限公司氣體檢定室進行檢定,實驗結(jié)果表明,本課題設(shè)計的單聲道氣體超聲波流量計工作穩(wěn)定、精度高,重復性好,性能高,抗干擾性強,能夠達到國內(nèi)外領(lǐng)先水平。
【關(guān)鍵詞】：超聲波氣體流量計 超聲波換能器 時差法 EFM32G890 TDC-GP22
【學位授予單位】：寧波大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH814.92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的背景及意義9
• 1.2 國內(nèi)、外研究歷史及發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.3 課題選擇的依據(jù)及主要研究的工作11-12
• 1.4 本課題研究的創(chuàng)新點及難點12-13
• 1.5 本文研究的目的及內(nèi)容安排13-15
• 1.5.1 本課題研究的主要內(nèi)容13-14
• 1.5.2 本論文的結(jié)構(gòu)組織安排14-15
• 第二章 超聲波氣體流量計測量理論研究15-32
• 2.1 時差法超聲波流量計的基本原理15-24
• 2.1.1 傳統(tǒng)時差法工作原理15-16
• 2.1.2 改進時差法16-17
• 2.1.3 時差法流量計算方程17-24
• 2.2 影響時差法測量精度的因素24-26
• 2.2.1 機械方面24-25
• 2.2.2 電子因素25-26
• 2.2.3 現(xiàn)場環(huán)境因素26
• 2.3 超聲波換能器介紹26-32
• 2.3.1 超聲波換能器的選擇26-30
• 2.3.2 換能器的安裝方式30-32
• 第三章 超聲波氣體流量計系統(tǒng)硬件電路設(shè)計32-53
• 3.1 系統(tǒng)硬件電路總體設(shè)計32-33
• 3.2 超聲波換能器驅(qū)動電路設(shè)計33-38
• 3.2.1 驅(qū)動電路總體方案33-35
• 3.2.2 推挽電路介紹35-36
• 3.2.3 高頻變壓器的設(shè)計36-38
• 3.2.3.1、變壓器磁芯性能的要求36-37
• 3.2.3.2、繞組匝數(shù)的計算37-38
• 3.3 高壓隔離電路的設(shè)計38-43
• 3.4 原始信號處理電路設(shè)計43-48
• 3.4.1 電荷放大器的原理43-44
• 3.4.2 電荷轉(zhuǎn)換電路設(shè)計44-46
• 3.4.3 電荷放大器的設(shè)計46-48
• 3.4.3.1 電荷放大器的選擇46-47
• 3.4.3.2 反饋電容的選擇47
• 3.4.3.3 反饋電阻的選擇47-48
• 3.5 電荷放大器電路仿真設(shè)計48-51
• 3.6 電源電路設(shè)計51-53
• 第四章 超聲波氣體流量計關(guān)鍵技術(shù)的分析53-80
• 4.1 高精度時間間隔測量53-66
• 4.1.1 時間間隔測量方法基本原理53-55
• 4.1.2 TDC-GP22工作原理及功能介紹55-58
• 4.1.3 TDC-GP22硬件電路設(shè)計58-60
• 4.1.4 TDC-GP22硬件程序設(shè)計60-64
• 4.1.5 硬件低功耗設(shè)計64-66
• 4.2 回波工作點檢測66-80
• 4.2.1 回波信號的放大66-68
• 4.2.2 回波信號的檢測68-80
• 4.2.2.1 基于相位的自干涉驅(qū)動技術(shù)68-71
• 4.2.2.2 第一波檢測法71-80
• 第五章 總結(jié)與展望80-82
• 5.1 課題研究的總結(jié)80-81
• 5.2 課題研究的展望81-82
• 參考文獻82-85
• 附錄A 單聲道超聲波氣體流量計實物圖85-88
• 在學研究成果88

【參考文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 蘭純純;時差法超聲波流量計的研究[D];重慶大學;2006年

2 謝靜;新型電荷放大器設(shè)計[D];西安理工大學;2008年

  本文關(guān)鍵詞：嵌入式低功耗超聲波氣體流量計設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：389108