学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于ADSP-BF531的超声波流量计测控模块设计

作　者: 刘凯
导　师: 康波
学　校: 电子科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 超声波流量计 时差法 ADSP-BF531 数字信号处理
分类号: TH814
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 128次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


超声波流量计因为其非接触测量、安装简便和费用低等优点,广泛的应用于石油、天然气和化工等领域。随着近年来微处理技术的发展,超声波流量计得以在新型微处理器上应用更复杂的软件算法提高其测量精度,并保证测量的实时性。通过研究大量的资料,提出了以DSP为核心的时差法超声波流量计测控模块。它在利用DSP处理器实现超声波收发控制的基础上,充分发挥DSP的数字信号处理能力来测量流速信息。相比于以往的实现方法,它一方面消除了利用硬件电路进行检测的瓶颈,另一方面通过单独处理器来完成控制和检测任务也大大简化了系统电路。模块中硬件系统设计以Analog Device公司的ADSP-BF531为核心,包括放大电路、抗混叠滤波电路、自动增益控制电路、模数转换电路、数模转换电路、电压转换电路以及一些ADSP-BF531的外围电路。其中自动增益控制电路、模数转换电路、ADSP-BF531和数模转换等电路组成了一个自动增益控制系统,可以起到稳定滤波后的超声波信号幅值的作用,以便于软件检测算法的有效实现。整个硬件系统是个模数混合电路,设计PCB板时通过合理的布局布线有效的消除了干扰噪声。通过在ADSP-BF531上使用线性插值的算法计算超声波的到达时刻,进而可以得到流速信息。在进行超声波传播时间检测前,对采样信号还进行了数字滤波算法以更好的消除噪声影响,提高检测精度。自动增益控制算法中的峰值检测算法使用信号能量的方法可以快速有效的测量得到超声波信号的峰值。由于实验条件限制,暂时还无法给出测控模块在流速测量中的具体精度。通过对测控模块进行的传播时间测量实验,证明其效果良好。文章最后给出了对测控模块的改进建议。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 超声波流量计概述  10-11
  1.2 时差法超声波流量计  11-13
  1.3 本课题的研究内容  13-15
第二章 测控模块总体设计  15-19
  2.1 测控模块总体方案  15-17
  2.2 测控模块的工作过程  17
  2.3 设计中需要重点考虑的问题  17-19
第三章 测控模块硬件设计  19-40
  3.1 模拟电路部分设计  19-24
    3.1.1 放大电路  19-20
    3.1.2 滤波电路  20-22
    3.1.3 自动增益控制电路  22-23
    3.1.4 电压调整电路  23-24
  3.2 数字电路部分设计  24-33
    3.2.1 A/D 转换电路  24-28
      3.2.1.1 ADC 的选取  24-25
      3.2.1.2 差分信号的产生  25
      3.2.1.3 差分接入中的阻抗匹配  25-26
      3.2.1.4 采样信号的电平转换  26-28
    3.2.2 DSP 电路设计  28-32
      3.2.2.1 DSP 芯片的选取  28-29
      3.2.2.2 DSP 电路及其外围电路  29-32
    3.2.3 D/A 转换电路  32
    3.2.4 串口通信电路  32-33
  3.3 电源电路  33-37
  3.4 PCB 设计  37-40
    3.4.1 混合信号的分区  37-38
    3.4.2 电源和地  38
    3.4.3 ADC 差分接入处的布线  38-40
第四章 测控模块软件设计  40-64
  4.1 Visual DSP++介绍  40-41
  4.2 软件设计方案  41-43
    4.2.1 总体流程  41-42
    4.2.2 检测部分流程  42-43
  4.3 系统初始化设置  43-45
  4.4 信号采集部分的设计  45-50
    4.4.1 采样频率的确定及采样时钟的产生  45-47
    4.4.2 采样数据的传输方式  47-48
    4.4.3 超声波信号数据的获得  48-50
  4.5 信号处理部分的设计  50-60
    4.5.1 数字滤波算法  50-54
    4.5.2 超声波信号检测算法  54-57
    4.5.3 自动增益控制算法  57-60
  4.6 串口通信部分的设计  60-61
  4.7 程序优化方法  61-62
  4.8 FLASH 驱动程序  62-64
第五章 系统调测与实验结果  64-74
  5.1 系统调测  64-67
    5.1.1 采样电路调测  64-66
    5.1.2 信号处理部分的软件调试  66-67
  5.2 实验结果  67-74
第六章 总结和展望  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-78
攻硕期间取得的研究成果  78-79
附录  79-80

相似论文

  1. PCI-E数字化仪研制,TP274.2
  2. 处理器TI DSP VC33虚拟核的设计与实现,TP332
  3. AWG在诱饵防护设备中的应用,TN97
  4. 采用DSP的音效处理器设计及实现,TN912.2
  5. 一种多测速雷达测量体制应答机的研制,V556
  6. 基于DSP的通用调制解调系统设计与实现,TN915.05
  7. 基于最大似然序列估计的电均衡研究和设计,TN911.5
  8. 基于DSP的光纤氢气传感器信号处理技术的研究,TN911.7
  9. 基于数字信号处理的相干光通信系统补偿技术的研究,TN929.1
  10. 基于DSP无线数据传输系统设计与实现,TN925
  11. 彩超控制系统设计与实现,TP273
  12. 智能超声波热量表的开发与研究,TH81
  13. 嵌入式超声波流量计的设计实现,TH814.92
  14. 一种便携式激光多普勒测速系统的研究,TN247
  15. 多声道气体超声流量计流场适应性,TH814.92
  16. 新型超声波液位计的开发研究,TH816.2
  17. 基于GPRS的明渠流量系统的研究与实现,TH814.2
  18. 基于ADSP-BF531的数字音频监控系统,TN931.3
  19. 基于TMS320F2812的相关法超声波流量计研究,TH814.92
  20. 微弱激光脉冲探测技术研究,TP274.5

中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 热工量的测量仪表 > 流量测量仪表
© 2012 www.xueweilunwen.com