超聲波流量計多普勒原理的探討  七十三

針對超聲波流量計設計中采用相位差法測量流量時干擾信號影響被測信號過零時刻波形,從而嚴重影響測量精度的問題,討論了利用超聲波測量流量的常用方法以及相關原理和插值原理,論述了超聲波流量計設計時相關原理在相位差法測量流量中的具體應用,研究了相關算法中關鍵參數的計算方法以及插值算法對提高測量精度的作用.利用Matlab軟件對系統進行了仿真,結果表明:將相關算法和插值算法應用于相位差法流量測量中,可提高超聲波流量計的測

量精度和抗干擾能力.

本文研制時差法氣體超聲波流量計,包括流量計硬件電子線路和軟件設計.系統硬件采用DSP進行控制,實現超聲波信號采集、數字信號處理等功能,完成了系統電路部分的制作,并通過電路調試,工作正常.系統軟件實現了超聲波信號的發射控制和數據接收,運用小波理論對超聲波信號進行處理.時差法超聲波流量計的關鍵在于確定超聲波信號從發射時刻開始到達接收傳感器的時間.本文在深入研究小波理論的基礎上提出一種新的到達時間識別方法.該方法將小波變換與希爾伯特變換結合起來,運用小波對信號突變點的識別優勢,識別出超聲波信號到達時間點.對多組采樣數據的計算結果表明,效果良好.

設計了一種基于現場可編程門陣列(FPGA)的時差法超聲波流量計.主要介紹了系統的硬件組成和實現方法,概述了軟件功能和軟件設計流程.系統硬件電路為微控制器+FPGA結構,微控制器是系統的控制核心.利用FPGA的可編程特性和很高的工作頻率以及豐富的內部資源設計了包括高速計數器在內的數字信號處理模塊,提高了系統的可靠性和測量精度,并具有良好的硬件可升級性.

超聲波流量計