基于TMS320超声波流量计测控平台开发

发布时间：2017-05-05 14:12

  本文关键词：基于TMS320超声波流量计测控平台开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：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。
【关键词】：超声波流量计 TMS320F28335 拉格朗日插值 数字信号处理
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH814.92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 超声波流量计发展历史与国内外现状9-10
• 1.2 课题的研究背景及应用意义10-12
• 1.3 本课题研究内容12-14
• 第二章 超声波流量计测控平台理论分析14-21
• 2.1 超声波简介14-15
• 2.2 超声波流量计测量原理15-20
• 2.2.1 时差法测量原理15-17
• 2.2.2 相位差法测量原理17-18
• 2.2.3 多普勒法测量原理18-20
• 2.3 小结20-21
• 第三章 系统总体方案设计21-26
• 3.1 系统设计方案的确立21-22
• 3.2 硬件部分设计22-23
• 3.3 软件部分设计23-25
• 3.4 小结25-26
• 第四章 测控平台的硬件电路设计26-44
• 4.1 模拟电路部分设计26-32
• 4.1.1 回波信号前置放大电路26-27
• 4.1.2 二阶有源滤波电路27-30
• 4.1.3 峰值采样保持电路和电压调整电路30-31
• 4.1.4 自动增益控制（AGC）电路31-32
• 4.2 数字电路部分设计32-42
• 4.2.1 DSP(TMS320F28335)电路系统设计33-39
• 4.2.2 D/A 转换电路设计39-41
• 4.2.3 串行接口电路设计41-42
• 4.3 系统电源电路42-43
• 4.4 小结43-44
• 第五章 测控平台的软件设计44-61
• 5.1 集成开发环境CCS 介绍44-47
• 5.2 软件设计总体方案47-49
• 5.3 TMS320F28335 对外围电路的软件控制49-51
• 5.4 回波信号A/D 采样部分的软件设计51-54
• 5.5 数字信号处理部分的算法及软件设计54-59
• 5.5.1 超声波信号检测算法55-57
• 5.5.2 自动增益控制算法57-59
• 5.6 串口通信模块的软件设计59-60
• 5.7 小结60-61
• 第六章 误差与数据分析61-71
• 6.1 算法误差分析61-64
• 6.1.1 自动增益控制算法误差分析61-63
• 6.1.2 超声波回波信号检测算法误差分析63-64
• 6.2 实验调试及测量数据分析64-70
• 6.2.1 实验调试过程中的波形图64-66
• 6.2.2 自动增益控制相关数据66-68
• 6.2.3 超声波回波信号达到时刻检测数据68-70
• 6.3 小结70-71
• 第七章 结论与展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75
• 攻硕期间取得的研究成果75-76
• 附录76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：346489