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基于声学多普勒流量测量系统的研究

邓鹏  
【摘要】: 声学多普勒流速剖面仪ADCP(Acoustic Doppler Current Profilers)是根据超声波在流动的流体中传播时会载有流体的流速信息这一原理,通过简便、可靠的信号处理方法,把这个流速信息转换成流量信息。ADCP系统与以往传统的流量测量系统相比,具有费用低,安装简便,不会改变流体的流动状态,不产生附加阻力等优点,是一种非常理想的节能型流量测量系统。然而,由于ADCP系统只是在近几十年才出现的一种新型仪表,还有很多地方不完善,没有得到普遍的应用,因而在科学技术迅速发展的今天,无论是对于自动化测量技术的提高还是对于环保事业来说,ADCP系统的研究将是一项极有意义的研究课题。 本文详细介绍了ADCP系统检测技术的基本原理和实现方法,在借鉴和吸取国内外先进的超声波流量检测技术的基础上,设计出了完整的系统硬件,并且给出了系统软件的设计思想,编写了部分软件。系统硬件以TI公司的DSP芯片TMS320VC5402和ALTERA公司的CPLD芯片EP1K30TI144-2为核心。硬件包括超声波信号的产生与功率放大、信号接收、数据采集、存储、显示和DSP处理器系统;系统软件主要是在频域上对多普勒信号进行有效的处理:首先对带有多普勒频移信息的接收信号进行采样,再进行FFT变换,进而得到该信号的功率谱,再加上适当的数字滤波技术,从而得到频移信号所对应的频率值,在此基础上根据多普勒效应原理,求取河水流速和流量。 由于试验条件的限制,系统具体的精度指标还无法测出,最后文章给出了系统的改进意见。


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