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《大连理工大学》 2006年
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多脉冲时差法超声波流量计的设计与实现

闫菲  
【摘要】:工业生产和科学研究过程中,流量测量必不可少,由于超声波流量计可以将超声换能器夹装在管道外面进行非接触测量,无需中断管道,设计和安装方便,并且满足大部分工业生产的精度要求,近年来得到了广泛应用。 本设计采用了多脉冲时差法测量技术,增强了系统的抗干扰性,改善了测量效果。系统的硬件部分以MSP430F155为控制核心,选用了高精度时间数字转换器TDC-GPII和复杂可编程逻辑器件ispLSI1032等芯片。充分发挥了ispLSI1032的在系统可编程性,设计了超声波退耦合脉冲定时器、抗干扰滤波器、数字单稳态触发器等电路,实现了多脉冲的时间差测量,进一步提高了硬件抗干扰性,并且完成了系统时钟同步和电平转换的任务。 通过芯片内部的门电路传播时延实现系统传播时间的测量,可以达到较高的测量精度,与传统的通过高速数字计数器测时的方式相比,有很大的优势,可以在较低的频率下完成电路的设计,避免了高频电路设计中所带来的更繁杂的电磁兼容等方面的问题。 软件设计是基于嵌入式实时操作系统Small RTOS 430的实现。Small RTOS 430是由μC/OS-Ⅱ和Small RTOS 51经过改写和移植而来,最大限度的减少了操作系统本身的代码量和所需的内存空间。整个软件系统以任务为单位,任务的实现相互独立,简化了软件的开发过程,缩短了开发周期,增强了系统的可靠性。 本文设计的时差法超声波流量计,采用了TDC-GPII测量传播时间差,保证了较高的测量精度;使用ispLSI1032完成了多脉冲情况下时间差的确定和超声波退耦合脉冲定时器、抗干扰滤波器等硬件抗干扰电路,改善了超声波流量计的测量效果。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TH814

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