小型渠道中超聲波短距測流的設(shè)計.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)。利用這項技術(shù)可以有效地提高生產(chǎn)效率、促進環(huán)境保護以及節(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，這使得流量計的應用范圍受到了約束。為了解決這一實際問題，近些年興起了對超聲波流量計的設(shè)計。超聲波流量計的最大特點在于不需要接觸被測流體就可進行流量的測量工作，因此可以被廣泛

2、應用于各種場合。由于其獨特的優(yōu)勢，該技術(shù)具有廣闊的應用前景。
　　 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。
　　 根據(jù)設(shè)計要求，查閱了大量關(guān)于超聲波流量計的國內(nèi)外資料，對超聲波流量計的工作原理和研究現(xiàn)狀進行了分析總結(jié)。在對幾種常用測量方法的簡要說明基礎(chǔ)之上，提出

3、了對超聲波流量計設(shè)計的總體思路：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單片機作為控制核心，以多普勒效應為測流方法的超聲波流量計。本論文完成了系統(tǒng)的硬件電路以及相應軟件部分的設(shè)計。其中，硬件部分選用了AVR的Atmegal28芯片和FPGA的FLEX10K20芯片，設(shè)計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、后端服務控制電路(包括數(shù)據(jù)的存儲、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，以及各個模塊子程序的編寫與調(diào)試。通過上述對硬件和軟件兩個部分的設(shè)計，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的完整性。
　　 在進行電路設(shè)計的同時，使用Multisim10軟件對硬件電路進行了軟件仿真，驗證硬件電路是否能夠滿足設(shè)計要求；軟件程序的編譯環(huán)境選擇了AVR studio和QuartusⅡ，對程序進行編譯并驗證程序的可行性。最后，使用Prote199S