時差式超聲流量計的研究與硬件電路實現(xiàn).pdf

1、當(dāng)今在許多工業(yè)生產(chǎn)和科研活動中，流量測量是必不可少的。而超聲波流量計以其非接觸、易于安裝維護(hù)的優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用，但是其仍有許多不足之處，因此有必要對其加以改進(jìn)和提高。 本文研究的是應(yīng)用最廣的時差式超聲流量計。在充分查閱國內(nèi)外大量資料，對能提高整個系統(tǒng)性能的幾項關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，并完成了硬件電路和邏輯控制的設(shè)計。主要內(nèi)容如下： 1．研究了寬波束時差式超聲波流量計的測量原理，并對寬波束流量計的計算公式進(jìn)行了推導(dǎo)。

2、研究了“環(huán)鳴法”測量小管徑流量的方法，以及提出了提高精度的方法：精確獲得測量時間、信號門、“環(huán)鳴”時間修正等方法，然后根據(jù)流體力學(xué)和物理學(xué)的知識，對超聲流量計的進(jìn)行了修正，給出了不同情況下的流量修正系數(shù)的計算公式。 2．根據(jù)設(shè)計的具體情況，對時差式超聲流量計的硬件電路進(jìn)行了詳細(xì)的分析，討論了器件的選擇和參數(shù)設(shè)計的問題，設(shè)計出單片機(jī)外圍設(shè)計電路和FPGA(Field Programmable Gate Array)的控制電路部分，

3、以及性能良好的接收發(fā)射電路，并對換能器的原理、性能指標(biāo)進(jìn)行了討論。 3．根據(jù)設(shè)計的要求，通過FPGA進(jìn)行了邏輯控制的設(shè)計，實現(xiàn)了發(fā)射電路的驅(qū)動脈沖，計時和計次電路，漏收計時和漏收計次電路，接收信號的處理，收發(fā)切換以及與單片機(jī)的讀寫通訊，“環(huán)鳴”時間修正邏輯，最后完成完整的“環(huán)鳴”控制邏輯的實現(xiàn)。 4．對影響流體流量測量的各種誤差來源進(jìn)行了仔細(xì)的分析、研究。并對硬件電路和軟件進(jìn)行實驗性驗證，最終給出了實驗結(jié)果，并給出進(jìn)一步