基于超聲與CPLD的高精度位移檢測.pdf

1、水電事業(yè)的發(fā)展已越來越受到人們的關(guān)注。課題就是從此背景及現(xiàn)實意義出發(fā)，針對目前水電站水輪發(fā)電機(jī)組的振動引起的軸向位移，提出了運用超聲技術(shù)的高精度的檢測方案。 對超聲波位移檢測的歷史及發(fā)展現(xiàn)狀做了介紹，對超聲換能器的特性做了一定分析，給出了等效電路，給出了基于超聲技術(shù)的位移檢測的工作原理及常用檢測方法，重點介紹了脈沖回波檢測法，對影響檢測精度的關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析，給出實現(xiàn)高精度檢測的實現(xiàn)方法，并對影響檢測精度的因素做了一定的說明。

2、 基于超聲與復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)的綜合技術(shù)，實現(xiàn)了高精度位移的檢測。本系統(tǒng)利用CPLD捕獲超聲波傳播時間，將時間信息傳送給單片機(jī)處理，其測量精度取決于CPLD計數(shù)頻率，具有測量精度高、成本較低、能實時連續(xù)測量、操作方便等優(yōu)勢，其時差測量理論精度達(dá)到1μs，有效解決了傳統(tǒng)檢測方法中精度受制于微處理器(MCU)的工作頻率的問題。 分別從理論分析、系統(tǒng)總體設(shè)計、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)計等方面詳細(xì)地說明了該工程的

3、實現(xiàn)過程。該系統(tǒng)在軟硬件的設(shè)計上有一定特色，一是設(shè)計中采用CPLD進(jìn)行邊沿檢測并利用高速計數(shù)方法實現(xiàn)超聲傳播時差的精確測量，從而克服了一般時差測量的不足；二是在軟件設(shè)計上采用了軟件補償方法，提高了精度；三是利用溫度傳感器實時檢測環(huán)境溫度以補償溫度引起的聲速變化，保證了檢測精度；系統(tǒng)在設(shè)計上結(jié)合了單片機(jī)與CPLD的優(yōu)勢，使系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單可靠。這一研究成果現(xiàn)正申報國家專利。 課題在設(shè)計上采用收發(fā)異體的超聲換能器加以實現(xiàn)，為消除了換