基于FPGA的超聲流量測量系統(tǒng)研究.pdf

1、超聲波流量計作為無壓損、易于安裝維護的儀表在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。尤其在天然氣計量領(lǐng)域，雖然孔板流量計仍是最主要的手段，但超聲波流量計具有無可動部件、無壓損、測量精確度高等優(yōu)點，它的潛力和后發(fā)優(yōu)勢是很明顯的。隨著相關(guān)標準的發(fā)布和實用問題的探索，超聲波流量計一定會在這一領(lǐng)域廣泛推廣應(yīng)用。
　　 本文將互相關(guān)時差法與脈沖壓縮編碼信號應(yīng)用于超聲流量測量系統(tǒng)的信號處理中?；ハ嚓P(guān)時差法結(jié)合了傳統(tǒng)時差法和相關(guān)法，繼承了它們的優(yōu)點，又克服了

2、時差法觸發(fā)時刻不容易確定、時間差難以直接精確測量，相關(guān)法被測對象不確定性、易受駐波影響等缺點。為了提高系統(tǒng)高精度，課題將雷達系統(tǒng)中常用的脈沖壓縮信號應(yīng)用于氣體超聲流量測量系統(tǒng)中。由于脈沖壓縮信號具有足夠大的脈沖寬度和帶寬，因此信號能同時具有大的作用距離和高的距離分辨力，與原先使用的調(diào)幅信號和調(diào)頻信號相比，脈沖壓縮編碼信號具有明顯的優(yōu)勢。課題選用二進制移相鍵控編碼信號以及線性調(diào)頻信號進行氣體超聲流量測量系統(tǒng)的研究。
　　 硬件電路

3、主要基于FPGA完成。電路主要包括發(fā)射模塊、接收模塊、存儲模塊以及一些輔助模塊，可完成超聲波的發(fā)射、接收、采樣、存儲以及上傳等功能。其中發(fā)射模塊基于DDS(直接數(shù)字合成)原理，產(chǎn)生不同帶寬與時寬的脈沖壓縮信號。
　　 課題實現(xiàn)了氣體超聲流量測量實驗平臺。數(shù)據(jù)采集使用NI6251數(shù)據(jù)采集卡，采集出的數(shù)據(jù)直接傳送至PC機。上位機方面，課題基于LabVIEW軟件完成上位機界面，上位機利用正交解調(diào)的計算方式實時在線處理數(shù)據(jù)，完成相關(guān)峰值