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超声波流量计的流速测量的研究

点击次数:1334 发布时间:2015-04-09
 

摘要】: 流量的测量是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。近年来新的电子技术和信号处理方法的引入,该领域的发展正呈现不断加速的势头,技术不断更新,应用范围不断地扩展。本文所选用的是超声波流量计。超声波流量计作为一种非接触式仪表以其固有的优点在石油、医药、水资源管理等领域有着广泛的应用,其关键的参数就是系统的测量精度。 文章首先在分析超声波流量计的原理以及国内外产品差距的基础上,给出了一种基于DSP的改进相位差法的超声波流量计方案。相位差法是超声波流量计的一种测量方法。此方法要求被测信号在过零点时刻的波形要准确,为了提高系统测量的精度,本文提出了用相关算法来计算相位差,并利用软件插值来提高时间分辨率。介绍了插值原理,相关原理,及如何用插值算法和相关算法来提高时间分辨率。确定了超声波频率,A/D变换器的选择,A/D变换器采样的速度,具体计算出了采样的点数和插值点数等方面的参数。主要研究工作有:首先从相关理论出发,用MATLAB编程验证了其正确性;其次在此基础上设计了整个系统的硬件电路。其中硬件系统以TI公司的DSP芯片TMS320VC5402为核心。DSP芯片的信号处理速度快,确保了本系统高的测量精度,硬件部分包括信号接收与放大,数据采集、存储、显示和DSP处理器系统。在CCS3.1环境下编写了系统的软件程序。 系统的硬件组成包括超声波探头,超声波信号放大接收电路,数字信号处理电路以及后端服务电路。在DSP中实现各种算法。 软件仿真的结果证实了该方案的可行性,实验时对有一定相位差的两组正弦波信号进行测量。运算结果有一定的误差。zui后文章给出了本系统的改进意见。

 
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