便攜式超聲波流速儀的研究與設計.pdf

1、我國是一個嚴重干旱缺水的國家，人均水資源擁有量為2300立方米，但是我國的用水量是世界上最多的。我國水資源分布情況的統(tǒng)計還不是十分完善，所以需要詳細的記錄水資源的分布和流向，這對城市用水、工業(yè)發(fā)展、農業(yè)生產和生態(tài)系統(tǒng)及生物多樣性起著重要作用。因為現代化建設進程的加快和發(fā)展智慧城市已經轉變?yōu)閲覒?zhàn)略的影響，所以采用超聲波準確測量流速對研究水資源的流向和分布具有十分重要的意義。
　　本文采用超聲波測量法測量流速具有不破壞流場、測量速度

2、快、靈敏度高的優(yōu)點，目的是研究與設計出一套便攜、智能、高精度、節(jié)能、高穩(wěn)定性、使用環(huán)境廣泛的流速測量儀。設計分為傳感器部分和手持端部分，傳感器測量水域的流速、溫度、深度等參數，手持端對收集到的水域數據進行實時處理和存儲。
　　結合國內外流速測量的最新研究動態(tài)，利用聲學多普勒原理和數字芯片技術，提出了超聲波測量方法。傳感器設計以STM32F407為內核，外圍電路為超聲波發(fā)射、接收電路，手持端以STM32F103為內核，具有數據顯示、

3、存儲、GPRS遠傳和4-20mA的功能，完成了便攜式超聲波流速儀的整體硬件設計。系統(tǒng)軟件支持部分，完成了流速核心算法ZoomFFT變換的編寫及優(yōu)化，實現了手持端各項功能的底層驅動。文章詳細介紹了設計原理和計算公式，軟硬件設計的重要參數，聯合調試的具體要求和步驟，并將實際環(huán)境中得到的數據結果與設計要求進行對比。
　　在實驗室理想環(huán)境下對設備進行軟硬件聯合調試，之后在河流中進行實際測試，并對得到的數據進行分析、比較，最終計算得出的流速