基于FPGA超聲波流量計的設計.pdf

1、超聲波流量檢測技術根據被測流體對超聲波傳播速度產生調制來實現流速測量。近年，隨著數字信號處理技術、大規(guī)模數字電路的應用以及新型超聲換能器的出現，促使超聲波流量檢測技術取得了長足進步，具有精度高、非接觸測量、易安裝維護、應用范圍寬、智能化、便于臨時監(jiān)測等特點，被大量應用于工業(yè)生產、石油天然氣勘探、航空航天、核能利用、醫(yī)療檢測等諸多領域。
　　 本文通過對大量文獻閱讀，在借鑒和吸收國內外先進技術的基礎上，詳細介紹了超聲波流量計的基本

2、原理和實現方法，確定了基于FPGA時差法超聲波流量計的研究課題。對影響超聲波流量計測量精度的因素進行了細致分析，在此基礎上進行了相關設計，主要取得了以下研究成果：
　　 優(yōu)質的超聲波發(fā)送和接收是第一步。本文對換能器發(fā)射電路進行了細致設計研究，包括換能器選擇、驅動、探頭收發(fā)切換控制電路。在此基礎上獲得了穩(wěn)定的超聲波發(fā)射信號。采用三級濾波放大對接收信號進行處理，經高速比較電路和FPGA得到適合測時模塊識別的停止信號。
　　

3、對時差法超聲波流量計流速計算進行改進，在一定程度上避免了溫度對測量精度的影響，并在計算中引入時間和流速修正，進一步提高測量精度。在影響超聲波流量計精度的因素中，時間測量是關鍵。本課題采用德國ACAM公司TDC-GP2芯片對時間進行多次測量取平均值，結合FPGA對其進行修正、建立消除噪聲干擾的延遲窗口，提高順逆流時間的測量精度。
　　 粘性流體在圓形管道中的運動復雜，在要求精度較高的測量中，必須對線平均流速進行修正得到面平均流速，