基于FPGA的時差法超聲波氣體流量計的研究與實驗驗證.pdf

1、分類號密級UDC注1學(xué)位論文基于基于FPGA的時差法超聲波氣體流量計的研究與實驗驗證的時差法超聲波氣體流量計的研究與實驗驗證（題名和副題名）肖海肖海（作者姓名）指導(dǎo)教師姓名王亞非王亞非教授教授電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)成都成都（職務(wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址）申請學(xué)位級別碩士碩士專業(yè)名稱物理電子學(xué)物理電子學(xué)論文提交日期2009.3論文答辯日期2009.5學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)答辯委員會主席評閱人年月日注1：注明《國際

2、十進(jìn)分類法UDC》的類號摘要I摘要最近十幾年以來，隨著高速數(shù)字信號的處理技術(shù)與微處理器技術(shù)的迅速發(fā)展，隨著新型探頭材料與工藝的研究，隨著聲道配置及流體動力學(xué)的研究，超聲波流量測量技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，并且成為一種重要的流量測量技術(shù)。超聲波流量測量技術(shù)也開始被應(yīng)用于天然氣流量檢測，于是產(chǎn)生了一種新興的氣體流量儀表—超聲波氣體流量計。超聲波氣體流量計具有測量精度高、體積小、能耗低、無壓力損失、壽命長以及安裝使用方便等顯著優(yōu)點。本論文采用現(xiàn)場

3、可編程門陣列(FPGA)設(shè)計了一種時差法超聲波氣體流量計。系統(tǒng)硬件電路為單片機(jī)FPGA結(jié)構(gòu)，它擺脫了采用傳統(tǒng)分離器件設(shè)計的不易更改性和不穩(wěn)定性，提高了系統(tǒng)的測量精度和穩(wěn)定度，同時利用FPGA的可編程特性，很高的工作頻率以及豐富的內(nèi)部資源設(shè)計了包括高速計數(shù)器在內(nèi)的數(shù)字信號處理模塊，結(jié)合其它一些措施，達(dá)到了對氣體流量進(jìn)行高精度測量的目的。主要工作及創(chuàng)新有：1)研究了各種超聲波流量計特別是時差法超聲波流量計的測量原理，對超聲波在流體中的傳播特

4、性及超聲波換能器進(jìn)行了較深入的研究；通過利用有限元方法和ANSYS軟件開展有限元分析，并且根據(jù)流體力學(xué)及物理學(xué)的有關(guān)知識，對超聲波流量計算公式進(jìn)行了修正，并給出了不同情況下流量修正系數(shù)的計算公式；2)對整個系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行了研究，包括FPGA的硬件設(shè)計，關(guān)鍵功能模塊描述，完成了單片機(jī)的硬件電路的設(shè)計，調(diào)試；3)本文給出了軟件相應(yīng)的設(shè)計圖，關(guān)鍵部分的總體流程圖；4)進(jìn)行了實驗研究，并且對影響流體流量測量的各種因素進(jìn)行了仔細(xì)的分析、研究。關(guān)