一種超聲波工業(yè)水表的研制.pdf

1、近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)大管徑、高流速的流量測(cè)量設(shè)備需求迫切。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，超聲波流量計(jì)得到了廣泛應(yīng)用。它利用超聲波在流體中傳播時(shí)所載的流體流速信息來(lái)測(cè)量流體流量，具有非接觸、無(wú)壓損、精度高、造價(jià)低以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍寬等特點(diǎn)，特別適合臨時(shí)管道、大口徑管道的流量測(cè)量。本文在吸收和借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用傳播時(shí)間差法，研制了一種基于MSP430單片機(jī)的超聲波工業(yè)水表，實(shí)現(xiàn)了對(duì)流量的精確測(cè)量。

2、本文深入研究了時(shí)差法超聲波流量測(cè)量技術(shù)的基本原理，對(duì)影響測(cè)量精度的主要因素進(jìn)行了客觀分析，提出了提高儀表穩(wěn)定性和測(cè)量精度的技術(shù)措施：使用CPLD設(shè)計(jì)精確的計(jì)時(shí)電路，提高時(shí)間測(cè)量的準(zhǔn)確性；采用信號(hào)范圍門控制技術(shù)，屏蔽系統(tǒng)噪聲干擾；采用動(dòng)態(tài)閾值電壓比較和脈寬檢測(cè)技術(shù)，提高信號(hào)檢測(cè)的準(zhǔn)確性；采用軟件糾錯(cuò)和數(shù)字濾波技術(shù)，提高系統(tǒng)地穩(wěn)定性和抗干擾能力。 該儀表以單片機(jī)MSP430F149為系統(tǒng)核心，控制系統(tǒng)工作時(shí)序和外圍模塊，并負(fù)責(zé)處理流

3、量數(shù)據(jù)；以CPLD-XC2C128為數(shù)字電路系統(tǒng)模塊，完成超聲波發(fā)射脈沖的調(diào)制、超聲波傳播時(shí)間的精確計(jì)時(shí)、信號(hào)有效性的檢測(cè)等任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，本文還設(shè)計(jì)了流量計(jì)系統(tǒng)的濾波、放大、比較電路及其它外圍電路模塊，完成了線路板的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試。使用C語(yǔ)言和Verilog HDL分別編寫了單片機(jī)和CPLD的系統(tǒng)軟件。為實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，本文還使用VC++編寫了上位機(jī)通信程序。 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明，該表運(yùn)行穩(wěn)定，測(cè)量數(shù)據(jù)具有較好的重復(fù)性，基