基于ARM的时差法超声波流量计研制.pdf

南京信息工程大学
硕士学位论文
基于ARM的时差法超声波流量计研制
姓名:魏守包
申请学位级别:硕士
专业:系统分析与集成
指导教师:唐慧强
20080501
摘要超声波流量计以非接触、精度高、使用方便等优点,在气象、石油、化工、医药、水资源管理等领域获得了广泛的应用。近年来,随着数字处理技术和微计系统设计方案和软硬件实现方法,并对测时算法进行了详细讨论。通过分析和借鉴国外超声波流量测量的先进技术和方法,得出了改进的时差法测量方案。系统硬件设计了超声波发射、接收及放大电路,采用高速模数转换器数字化接收信号,并对低车缏分械牡缭吹缏罚娲⑵鞯缏罚ㄐ沤涌诘缏返冉了详细介绍。系统软件详细分析了嵌入式操作系统囊浦卜椒ǎ构建猽平台的步骤,并基于此平台,完成了系统软件设计。测时算关键词:超声波流量计;时间差;籾;数字滤波器处理器技术的发展,超声波流量计作为一种测量仪表也得到了长足进步。本课题将⒖刂破饔糜诹髁坎饬恳潜淼难兄疲卣沽艘潜淼目7⒖占洌锨入式技术的发展方向。本文详细介绍了超声波时差法流量测量原理及基于某髁法运用数字滤波技术提高信号信噪比,采用方差比检验方法和插值算法,提高测时定位精度。系统设计良好的人机交互界面和通信调试接口,提高了低车娜砑发调试效率;在保证流量计系统功能的同时,尽量简化硬件电路设计,降低研制成本,使设计更具合理性。
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作者签名:幽坦作者签名:氇瑙巳学位论文独创性声明学位论文使用授权声明期:.趔苎:垡期:皇塑』:⒓岢忠浴扒笫怠⒋葱隆钡目蒲Ь翊邮卵芯抗ぷ鳌⒈韭畚氖俏腋鋈嗽诘际χ傅枷陆械难芯抗ぷ骱腿〉玫难芯成果。⒈韭畚闹谐耐猓惺笛椤⑹莺拖喙夭牧暇钦媸档摹⒈韭畚闹谐齡暮椭滦坏哪谌萃猓话渌嘶蚱渌挂经发表或撰写过的研究成果。⑵渌径员狙芯克龅墓毕拙涸诼畚闹凶髁松鞑⒈硎了谢意。本人完全了解南京信息工程大学有关保留、使用学位论文的规定,学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版:有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅:有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索;有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。本人郑重声明:日、
第一章绪论前言超声波流量计发展概述流量计作为计量仪表,在现代社会中起着重要作用。其一为流体物资贸易核算储运管理和污水废气排放控制的总量计量;其二为流程工业提高产品质量和生产效率,降低成本以及水利工程和环境保护等作必要的流量检测和控制】。可见,关涉到国家经济命脉的石油、天然气的储运和关涉到民生和经济可持续性发展的水资源的管理等领域都涉及到流量计量问题。为满足不同种类、不同工况条件下流体流量测量的需要,多种原理的流量计先后被研制并投入使用。如:速度式流量计、容积式流量计、差压式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量计、超声波流量计等。种类繁多的流量计都有各自的适用范围,也具有相对的局限性,所以,没有可适用于任何场合的流量计。但是,流量技术不断发展满足人们的生产生活需求,并日趋成熟。尤其是近年来,微电子技术、计算机技术和通信技术进入流量测量仪表,使测量仪表山现一次飞跃,仪表的功能更加丰富,可靠性得到显著提高,测量精度获得大幅度的提升口超声波用于流量的测量,已有近一百年的历史。早在年甊兄瞥晒α耸界上第一台超声波流量计,它是主要采用相位差法的5上世纪年代,基于频差法的流量计出现,并用于测量航空焰料的流量。年代中期出现了连续波频移法的甏┯殖鱿至硕嗥绽招вΦ腢。随着电子技术的发展,进入年代,性能日益完善的基于不同测量方法的度胧谐甏现了超声波气体流量计。依照不同准则,苫殖啥嘀植煌闹掷唷H绨凑障殖」た霭沧***绞降牟煌以分为固定式捅阈経:按照供电方式,可分为交流式和内各充电屯池式;按照输出方式的不同,可分为有男藕攀涑鲂秃臀奘涑鲂停话凑漳诓坑形奘荽贮功能,可分为有贮存型和无存储型;按照荒芷鞣胖梅绞讲煌煞治<凶笆健⒉入式、管段式【;按照测量原理,可分为传播时间法,多普勒法,波速偏移法,相关法,噪声法等。多类型某鱿旨坝τ茫蛊涮氐阒鸩降玫教逑郑视梅段Ч超声流量计的测量范围一般可达:到。流速从每秒几厘米到每秒十几米传播速度差法超声波流量计的测量范围可达管径从小于迕椎郊该祝ぷ魑露却拥臀南京信息工程大学硕士论文基于氖辈罘ǔ髁考蒲兄
研究意义及主要工作内容过较简单的算法,实现计量。由于受单片机数据处理能力的限制,主要用于测量比较容易服务于我国的经济建设,研制设计我国自主产权的高精度、高灵敏度、低价位潜匾缫禾酢⒁夯烊黄到上千度的高温,允许工作压力从接近真空到几百个大气压,其响应时间从几个毫秒婵刂到小时嗫毓艿懒髁”越橹始负跷抟G可以测液体、气体,甚至对双向介质的流体流量