基于FPGA超聲波流量計(jì)的設(shè)計(jì).pdf

1、超聲波流量檢測(cè)技術(shù)根據(jù)被測(cè)流體對(duì)超聲波傳播速度產(chǎn)生調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)流速測(cè)量。近年，隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、大規(guī)模數(shù)字電路的應(yīng)用以及新型超聲換能器的出現(xiàn)，促使超聲波流量檢測(cè)技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，具有精度高、非接觸測(cè)量、易安裝維護(hù)、應(yīng)用范圍寬、智能化、便于臨時(shí)監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)，被大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、石油天然氣勘探、航空航天、核能利用、醫(yī)療檢測(cè)等諸多領(lǐng)域。
　　 本文通過(guò)對(duì)大量文獻(xiàn)閱讀，在借鑒和吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了超聲波流量計(jì)的基本

2、原理和實(shí)現(xiàn)方法，確定了基于FPGA時(shí)差法超聲波流量計(jì)的研究課題。對(duì)影響超聲波流量計(jì)測(cè)量精度的因素進(jìn)行了細(xì)致分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)，主要取得了以下研究成果：
　　 優(yōu)質(zhì)的超聲波發(fā)送和接收是第一步。本文對(duì)換能器發(fā)射電路進(jìn)行了細(xì)致設(shè)計(jì)研究，包括換能器選擇、驅(qū)動(dòng)、探頭收發(fā)切換控制電路。在此基礎(chǔ)上獲得了穩(wěn)定的超聲波發(fā)射信號(hào)。采用三級(jí)濾波放大對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)高速比較電路和FPGA得到適合測(cè)時(shí)模塊識(shí)別的停止信號(hào)。
　　

3、對(duì)時(shí)差法超聲波流量計(jì)流速計(jì)算進(jìn)行改進(jìn)，在一定程度上避免了溫度對(duì)測(cè)量精度的影響，并在計(jì)算中引入時(shí)間和流速修正，進(jìn)一步提高測(cè)量精度。在影響超聲波流量計(jì)精度的因素中，時(shí)間測(cè)量是關(guān)鍵。本課題采用德國(guó)ACAM公司TDC-GP2芯片對(duì)時(shí)間進(jìn)行多次測(cè)量取平均值，結(jié)合FPGA對(duì)其進(jìn)行修正、建立消除噪聲干擾的延遲窗口，提高順逆流時(shí)間的測(cè)量精度。
　　 粘性流體在圓形管道中的運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，在要求精度較高的測(cè)量中，必須對(duì)線平均流速進(jìn)行修正得到面平均流速，