超聲波流量計多普勒原理的探討
發(fā)布日期:2018-01-22 08:57
系統(tǒng)能夠完成對超聲波信號的發(fā)射和采集,基本能達到設(shè)計要求,由于實驗條件的限制,系統(tǒng)具體的精度指標還無法測出。最后文章給出了系統(tǒng)的改進意見。設(shè)計了一種基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的非介入式高精度超聲波流量計,利用FPGA的可編程特性、很高的工作頻率及豐富的內(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,提高了系統(tǒng)的可靠性及測量精度.實驗結(jié)果表明:超聲波流量計測量精度完全達到了設(shè)計要求.
超聲波流量計是一種非接觸式的測量儀表,它以使用方便、高精度等特點在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥、石油、水資源等領(lǐng)域有著廣泛的應用,系統(tǒng)的測量精度是其最關(guān)鍵的參數(shù)。
首先,簡述了超聲波測量技術(shù)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀,對比了超聲波流量計與其它流量計的不同,分析了超聲波流量計的多種實現(xiàn)原理,然后給出了一種基于DSP的改進時差法的超聲波流量計方案。在超聲波發(fā)射和接收方面,系統(tǒng)采用了兩個探頭進行發(fā)射和接收的切換,并采用了一種間隙式多脈沖發(fā)射方案;接收并采集數(shù)據(jù)后利用軟件插值來提高時間分辨率,再用數(shù)字濾波來調(diào)整波形,采用相關(guān)算法進行數(shù)據(jù)的相關(guān)運算,從而計算出時延得到流速。具體計算出了系統(tǒng)在發(fā)射、采樣和插值等方面的參數(shù)。
系統(tǒng)的硬件組成包括超聲波發(fā)射和接收電路、中央時序控制、數(shù)字信號處理電路以及后端服務(wù)電路。軟件部分最主要是CPLD對整個系統(tǒng)時序控制的設(shè)計,以及用DSP來實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。采用MATLAB對數(shù)字濾波、相關(guān)算法進行了設(shè)計仿真。最后,給出了系統(tǒng)的改進意見。
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