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基于FPGA的超声波流量计

更新时间：2020-03-27 20:09:48 大小：3M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：fpga 超声波流量计 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

超声波流量计，顾名思义就是使用超声波来检测流量的装置，它是流量计的一种，具体就是在流体里传播时超声波的某些特性会发生变化，通过这些变化来反应流速（即流量）的大小。流量计的使用可以说随处可见，与我们的日常生活息息相关，像每个家庭中的水表，就是一种机械式流量计。超声波流量计在化工制造、石油开采、自动化、供水排水等涉及到流速的领域已经得到了大力的推广和应用。

传统的流量计以机械式为主，超声波流量检测技术是一种较新的测量技术，它具有以下几种特点：非接触式测量、测量可达到很高的精度且具有很广的测量范围、可数字化显示、安装维修简单方便，特别适合用于临时管道流量、大口径管道流量以及危险性流体流量的测量。它是利用超声波信号在流体中传播时所载流体的流速信息来测量流体流量的，所以说超声波是一种媒介，超声波流量计就具有了超声波自身特性带来的优点。最近十几年由于微型处理器ARM、现场可编辑器件FPGA、数字信号处理器 DSP的迅猛发展，其相应的软硬件技术的成熟，新一代超声波换能器探头在制作工艺和材料方面的巨大的提升，流体动力学理论方面的更深层次的发展，使得超声波流量测量技术取得了显著的进展，在各种测量装置中有了自己的一席之地。本文详细介绍了时差法超声波流量计的基本原理和软硬件设计，在借鉴国内外先进的超声波流量测量技术的基础上，吸收了已有的设计经验，改进了一些不足，设计出了一种新的高精度的时差法超声波流量计，并且对系统的详细设计做了说明。目前国内超声波流量测量技术与国外先进技术相比确实有一些不足的地方，针对这些问题着重进行了讨论，并尽可能做出改善。

本文主要采用超声测量技术这种非接触式检测技术对流量进行测量，设计了一种基于FPGA的超声波流量计。将超声波换能器安装在管外，通过发送和接收超声波，计算超声波正反向的时间差就可以计算出流体的流速，从而换算成流量。本文以单片机为核心设计超声波收发电路，使用Verilog设计FPGA控制单元。外围电路设计简单可靠，利用 FPGA在提高最高时钟频率方面的优势，大大提高了设计的测量精度。