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基于TMS320的超声波流量计测控平台开发
资料介绍
超声波流量计是一种非接触式仪表，与传统的流量计相比，具有机械结构简单，测量过程不受温度、压力、密度等一些外部参数的影响等优点，广泛应用于天然气、石油和自来水控制等工业和生活领域。普通的超声波流量计是基于单片机信号处理系统，近20年来随着集成电路和数字信号处理技术的飞速发展，基于DSP芯片的超声波流量计应用越来越多。与以往的超声波流量计相比，它解决了通过硬件电路进行测量的瓶颈，提高了测量精度，可通过一个DSP芯片完成控制、计时和检测的多重任务，大大地简化了系统电路。
本课题是基于TI公司的一款DSP芯片TMS320F28335来实现超声波流量计测控平台的开发。该平台的硬件数字电路部分主要是以这款芯片为核心，完成控制、高精度计时、自动增益算法和超声波信号到达时刻检测等。模拟部分主要有原始信号的放大电路、二阶有源滤波电路、自动增益电路和电压调整电路等。整个电路系统中有模数混合信号，要通过合理布局PCB板，有效地消除干扰噪声。
在TMS320F28335内部使用了多项式拟合算法来替代原有的自动增益控制算法，保证每次被采样的超声波信号的幅值基本一样。在保证计算精度的条件下，提高了计算速度，减少了对芯片内部CPU的利用。还设计出了基于拉格朗日插值法的超声波信号的到达时刻检测算法，提高了到达时刻的检测精度，进而提高了通过计算得出的流体瞬时流速和流量。
本课题完成了对超声波流量计的理论研究和验证、软硬件设计、算法误差分析和整机调试，达到了要求的测量精度，完成了设计的预定目标，并给出了测控平台的改进建议。基于DSP的超声波流量计具有较大的市场潜力和广阔的应用前景。
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