超聲波溫度計(jì)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、針對(duì)傳統(tǒng)的溫度測(cè)量?jī)x表存在的不足，研制一種測(cè)量分辨率優(yōu)于0.001℃的高精度超聲波溫度計(jì)。該超聲波溫度計(jì)利用超聲波的傳播速度與介質(zhì)溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系來實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，即通過檢測(cè)超聲波波速的變化來對(duì)溫度進(jìn)行精密測(cè)量。當(dāng)超聲波傳播距離一定時(shí)，精密測(cè)量超聲波在介質(zhì)中的傳播時(shí)間就可得出超聲波的傳播速度，再根據(jù)傳播速度間接計(jì)算出溫度值。
　　本文擬在研制一種分辨率優(yōu)于0.001℃的精密的超聲波溫度計(jì)。通過對(duì)超聲測(cè)溫原理進(jìn)行系統(tǒng)的分析，完成了超聲波

2、溫度計(jì)的設(shè)計(jì)方案。超聲波溫度計(jì)主要由超聲波溫度傳感器、超聲波驅(qū)動(dòng)電路、超聲波回波信號(hào)處理電路以及接口電路這四部分組成。
　　超聲波溫度計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)是由硬件電路和軟件算法兩部分完成。
　　在硬件方面設(shè)計(jì)了超聲波驅(qū)動(dòng)電路、回波信號(hào)接收電路和高速的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中FPGA是整個(gè)硬件電路的核心，其主要功能包括：與DDS技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)；與高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換電路相結(jié)合對(duì)超聲波回波信號(hào)進(jìn)行高速采樣，并將采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在構(gòu)建

3、于FPGA內(nèi)部的RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)；對(duì)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
　　軟件算法包括特征波查找算法和軟件細(xì)分插補(bǔ)算法。特征波查找算法是用來對(duì)存儲(chǔ)于RAM存儲(chǔ)器中的采樣數(shù)據(jù)分析和比較，找出回波信號(hào)中幅值最大的特征波。軟件細(xì)分插補(bǔ)算法對(duì)特征波的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，計(jì)算出傳播時(shí)間的終點(diǎn)時(shí)刻。
　　采用高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換電路和直線插補(bǔ)算法，將硬件電路與軟件算法有機(jī)結(jié)合，保證了對(duì)超聲波傳播時(shí)間的精密測(cè)量，同時(shí)，基于FPGA的