小型渠道中超聲波短距測流的設(shè)計(jì).pdf

1、在工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)灌溉方面，流量檢測是至關(guān)重要的技術(shù)。利用這項(xiàng)技術(shù)可以有效地提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)環(huán)境保護(hù)以及節(jié)約水資源。常用的流量監(jiān)測技術(shù)存在一定的弊端即需要與被測流體進(jìn)行接觸，但是在一些特殊的場合比如：被測流體具有很多雜質(zhì)或具有腐蝕性，或者是要保證被測流體的純凈無污染，這使得流量計(jì)的應(yīng)用范圍受到了約束。為了解決這一實(shí)際問題，近些年興起了對超聲波流量計(jì)的設(shè)計(jì)。超聲波流量計(jì)的最大特點(diǎn)在于不需要接觸被測流體就可進(jìn)行流量的測量工作，因此可以被廣泛

2、應(yīng)用于各種場合。由于其獨(dú)特的優(yōu)勢，該技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文主要是針對小型渠道中的流量測量，就是指那些水流寬度小于5米，流速不是很快的渠道。比如說農(nóng)業(yè)灌溉水渠、工業(yè)廢水排放渠、以及飲料制作中的果汁流量檢測等等。為了便于儀器的安裝和測量，選用了超聲波流量計(jì)。
　　 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，查閱了大量關(guān)于超聲波流量計(jì)的國內(nèi)外資料，對超聲波流量計(jì)的工作原理和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析總結(jié)。在對幾種常用測量方法的簡要說明基礎(chǔ)之上，提出

3、了對超聲波流量計(jì)設(shè)計(jì)的總體思路：確定采用以FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)芯片作為數(shù)據(jù)處理核心，以AVR單片機(jī)作為控制核心，以多普勒效應(yīng)為測流方法的超聲波流量計(jì)。本論文完成了系統(tǒng)的硬件電路以及相應(yīng)軟件部分的設(shè)計(jì)。其中，硬件部分選用了AVR的Atmegal28芯片和FPGA的FLEX10K20芯片，設(shè)計(jì)了模擬部分的超聲波發(fā)射電路和超聲波接收調(diào)理電路(包括了信號(hào)的接收、放大、濾波、混頻、采樣等處理)，數(shù)字部分的FPGA、FIF0數(shù)據(jù)緩存和AVR

4、后端服務(wù)控制電路(包括數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的顯示以及數(shù)據(jù)的通信等部分)。軟件部分完成了主程序的編寫，以及各個(gè)模塊子程序的編寫與調(diào)試。通過上述對硬件和軟件兩個(gè)部分的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的完整性。
　　 在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的同時(shí)，使用Multisim10軟件對硬件電路進(jìn)行了軟件仿真，驗(yàn)證硬件電路是否能夠滿足設(shè)計(jì)要求；軟件程序的編譯環(huán)境選擇了AVR studio和QuartusⅡ，對程序進(jìn)行編譯并驗(yàn)證程序的可行性。最后，使用Prote199S