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一种超声波工业水表的研制
资料介绍
近年来，随着国民经济的快速发展，人们对大管径、高流速的流量测量设备需求迫切。为了满足工业生产的需要，超声波流量计得到了广泛应用。它利用超声波在流体中传播时所载的流体流速信息来测量流体流量，具有非接触、无压损、精度高、造价低以及结构简单、测量范围宽等特点，特别适合临时管道、大口径管道的流量测量。本文在吸收和借鉴国内外先进设计经验的基础上，采用传播时间差法，研制了一种基于MSP430单片机的超声波工业水表，实现了对流量的精确测量。 本文深入研究了时差法超声波流量测量技术的基本原理，对影响测量精度的主要因素进行了客观分析，提出了提高仪表稳定性和测量精度的技术措施：使用CPLD设计精确的计时电路，提高时间测量的准确性；采用信号范围门控制技术，屏蔽系统噪声干扰；采用动态阈值电压比较和脉宽检测技术，提高信号检测的准确性；采用软件纠错和数字滤波技术，提高系统地稳定性和抗干扰能力。 该仪表以单片机MSP430F149为系统核心，控制系统工作时序和外围模块，并负责处理流量数据；以CPLD-XC2C128为数字电路系统模块，完成超声波发射脉冲的调制、超声波传播时间的精确计时、信号有效性的检测等任务。在此基础上，本文还设计了流量计系统的滤波、放大、比较电路及其它外围电路模块，完成了线路板的设计、制作和调试。使用C语言和Verilog HDL分别编写了单片机和CPLD的系统软件。为实现对流量的实时监控，本文还使用VC++编写了上位机通信程序。 现场实验表明，该表运行稳定，测量数据具有较好的重复性，基本达到了设计要求，为今后开发高性能超声波流量计奠定了基础。
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