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《大连理工大学》 2010年
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基于ARM的时差法超声波流量计设计

吕国胜  
【摘要】: 随着科学技术的不断发展,对流量测量的精度要求越来越高,高精度的测量显得日益重要。近年来,超声波流量计以其便携式、非接触测量、高精度、智能化的优点,在流量测量中得到了广泛的应用。 本文详细介绍国内外超声波流量计发展的现状与特点、流量测量的特点和管道流量分布规律,提出了基于ARM的时差法超声波流量计的设计方法。该方法以时差法测量原理为依据,在硬件电路设计上,选用高性价比、低功耗的微处理器S3C2440A芯片为核心控制系统,负责信号控制、算法处理、数据通信等功能,利用CPLD芯片ISP1253的在线可编程的特性完成了超声波脉冲的发送与接收、波形信号的提取以及开窗信号的控制,选用时间测量芯片TDC-GP2实现了时差的高精度测量,通过设计信号放大电路、滤波电路、自动增益电路,提高了硬件抗干扰能力,从而在硬件上提高了流量计的测量精度。在软件设计上,本文详细介绍了基于ARM体系结构的移植方法和步骤,为时差法流量计软件设计搭建了一个嵌入式Linux系统开发环境。按照微处理器具有较高处理速度、支持嵌入式操作系统的特点,改进了数据处理的算法,提出了基于频域滤波的数据处理算法,从软件上提高了时差法流量计测量的精确度、稳定性和线性度。利用QT工具开发的人机交互界面,方便了管道参数的输入和增强了数据显示实时性。另外,数据通信部分的软件设计开发,可将流量计实时采集的数据传输到PC上进行分析与保存,提高了流量计的在线检测液体流速的能力和流量的智能化。 现场测试证明,该设计方法提高了测量精度,满足高精度测量的要求,在流量测量方面具有很好的前景。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TH814.92

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