基于DSP的超聲波氣體流量測量系統(tǒng)的研究.pdf

1、超聲波在流體中傳播時，會載上流體的流速信息，再通過簡便、可靠的信號處理方法，即可將流速信息轉(zhuǎn)換成可見的流量信息，這就是超聲波流量計的原理。與傳統(tǒng)的流量計相比，超聲波流量計具有運行穩(wěn)定、非接觸測量、計量準確可靠、無壓力損失、量程比寬、易于安裝、節(jié)約能源等特點，是一種非常理想的節(jié)能型流量計。 精確度和實時性是超聲波流量測量最基本的目標，而工業(yè)現(xiàn)場接收信號弱、環(huán)境噪聲強的特點往往妨礙其實現(xiàn)。在分析技術(shù)原理和國內(nèi)外產(chǎn)品現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本文

2、給出了一種基于DSP的改進時差法的超聲波流量計方案，引入數(shù)字信號處理器并利用相關(guān)法計算時差，再據(jù)此進行軟硬件設(shè)計，使系統(tǒng)滿足精確度和實時性的要求。 首先，本文分別從時域和頻域闡述了相關(guān)法的原理和算法，提出減少補零數(shù)、合并FFT等算法簡化措施；針對實際系統(tǒng)，采用先壓縮相關(guān)后原始數(shù)據(jù)相關(guān)的方法進行算法改進，從而大大提高了運算效率，并對基準波的獲得這一難點提出了回波法的解決方案；為滿足復(fù)雜環(huán)境對精度的要求，本文采用了相干平均、插值法和

3、多重相關(guān)算法等三種提高精度的措施。 在此理論的基礎(chǔ)上，本文以DSP TMS320VC5502為核心，分別從換能器、數(shù)字信號處理電路和后端服務(wù)電路三部分進行了硬件設(shè)計，并針對可能出現(xiàn)的干擾提出硬件抗干擾措施。 軟件設(shè)計方面，本文采取了模塊化的設(shè)計方法，主要有系統(tǒng)初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、流量測量模塊、中斷模塊、顯示模塊和存儲模塊等；針對系統(tǒng)脫機運行的難點進行了并行自舉啟動的研究；和硬件一樣也提出了軟件抗干擾措施。