基于DSP+FPGA的声学测温系统设计与实现
发布时间：2021-11-09 08:45
当今信息工业时代,温度参数的获得是许多过程的重要环节。在工业微波加热领域中由于应用环境的特殊性,传统测温手段不能达到较好效果,声学测温作为一种新兴的非接触测温方法对特殊环境具有良好适应性而得到广泛深入的研究。文章围绕声学测温信号处理方法的实时性、精度与抗干扰性等问题进行了分析,探究在特定声学条件下波形信号的处理以及在工业级硬件上实现声学测温方法的软件及硬件设计,达到在非传统应用环境下进行实时性、高准确性、抗干扰和高可靠性的温度感知。文章以声波与介质温度的关系来引入声学测温的方法阐述,引出声学测温的核心方法是获得声波在介质中的传播时间,以声波波速与温度的函数关系得到介质的温度。章节介绍了声波飞行时间测量的多种方法并进行对比,根据测量方法设计基于数字信号处理器的声学测温系统,并以设计系统的硬件计算环境进行算法改进。进一步阐述声学测温系统架构和详细设计及实现,提出以数字信号处理器和可编程逻辑门电路构成运算控制核心设计系统。系统以数字信号处理器作为运算器;以可编程逻辑门电路作为离散波形数据缓存及数字滤波环节;以高速模数转换芯片作为波形采样环节转化模拟信号为离散形式处理;以专用脉宽调制外设作为声...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
声波传播平面
图 2.2 测量装置收发通路示意ig. 2.2 Measuring device transceiver chann间距离，单位 m；t 为声波在 d 距常数；T 为待测介质热力学绝对温2610 273.16dTZ t 来说声波发射和接收装置固定，飞的，所以获得声波飞渡时间 t 是检质温度可以通过一对“收——发”探要通过声学测温得到其平面温度分”测量路径来得到相对简化的低分情况，需要布置多个相互耦合的“，通过矩阵计算用大量耦合路径温
图 2.3 抛物线函数曲线路径温度分布描述Fig. 2.3 Single-path temperature distribution based on parabola设路径长度为 L，平均温度为 Tm，结合式(2.14)有路径温度分布拟合模型]：21 2 3 13( ) ( ) ( )ambf x dx f x b aA L A L A TA T 路径两端的温度边界可以通过常规手段获得，平均温度 Tm 是声学测温测，则解方程如下：0 1120 1262622mmT TA TLT TA T
【参考文献】：
期刊论文
[1]SoC FPGA在声波测井数据采集系统中的应用[J]. 张成晖,叶朝辉,张立伟,吴楠. 传感器与微系统. 2017(03)
[2]固体结构内部温度的超声测量[J]. 施超,胡斌,梁晓瑜. 中国计量大学学报. 2016(04)
[3]基于FPGA的FIR滤波器设计方法研究[J]. 张亮,刘宇红. 通信技术. 2016(08)
[4]随机脉宽调制技术的再认识[J]. 许杰,聂子玲,朱俊杰,张银峰,李华玉. 电机与控制应用. 2016(06)
[5]基于新形势下的数字信号处理技术的应用和发展研究[J]. 李鹏. 电子测试. 2016(06)
[6]50Hz工频抑制器设计与仿真[J]. 杨揆. 装备制造技术. 2016(04)
[7]航天器精密控温技术研究现状[J]. 童叶龙,李国强,耿利寅. 航天返回与遥感. 2016(02)
[8]超声波CT温度场重建算法研究综述[J]. 李冰清,赵子健,常发亮. 电子测量与仪器学报. 2016(01)
[9]基于FPGA的高速高精度数据采集系统的设计[J]. 张晓威,苏淑靖. 仪表技术与传感器. 2016(01)
[10]基于回波包络上升沿拟合的超声波飞行时间测量方法[J]. 赖国强,石为人,熊庆宇,沈雪华. 传感技术学报. 2014(07)
博士论文
[1]参数化的超声回波模型及其参数估计[D]. 卢振坤.华南理工大学 2013
[2]气体介质温度场声学测量方法与技术研究[D]. 王明吉.东北石油大学 2012
硕士论文
[1]基于DSP和FPGA的信号处理模块及其IP核设计技术研究[D]. 毛群.浙江大学 2016
[2]基于人工蜂群算法的超声回波参数估计[D]. 周京华.陕西师范大学 2014
[3]基于超声波炉膛高温测量系统的研究[D]. 王利军.华北电力大学 2012
本文编号：3485006
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
声波传播平面
图 2.2 测量装置收发通路示意ig. 2.2 Measuring device transceiver chann间距离，单位 m；t 为声波在 d 距常数；T 为待测介质热力学绝对温2610 273.16dTZ t 来说声波发射和接收装置固定，飞的，所以获得声波飞渡时间 t 是检质温度可以通过一对“收——发”探要通过声学测温得到其平面温度分”测量路径来得到相对简化的低分情况，需要布置多个相互耦合的“，通过矩阵计算用大量耦合路径温
图 2.3 抛物线函数曲线路径温度分布描述Fig. 2.3 Single-path temperature distribution based on parabola设路径长度为 L，平均温度为 Tm，结合式(2.14)有路径温度分布拟合模型]：21 2 3 13( ) ( ) ( )ambf x dx f x b aA L A L A TA T 路径两端的温度边界可以通过常规手段获得，平均温度 Tm 是声学测温测，则解方程如下：0 1120 1262622mmT TA TLT TA T
【参考文献】：
期刊论文
[1]SoC FPGA在声波测井数据采集系统中的应用[J]. 张成晖,叶朝辉,张立伟,吴楠. 传感器与微系统. 2017(03)
[2]固体结构内部温度的超声测量[J]. 施超,胡斌,梁晓瑜. 中国计量大学学报. 2016(04)
[3]基于FPGA的FIR滤波器设计方法研究[J]. 张亮,刘宇红. 通信技术. 2016(08)
[4]随机脉宽调制技术的再认识[J]. 许杰,聂子玲,朱俊杰,张银峰,李华玉. 电机与控制应用. 2016(06)
[5]基于新形势下的数字信号处理技术的应用和发展研究[J]. 李鹏. 电子测试. 2016(06)
[6]50Hz工频抑制器设计与仿真[J]. 杨揆. 装备制造技术. 2016(04)
[7]航天器精密控温技术研究现状[J]. 童叶龙,李国强,耿利寅. 航天返回与遥感. 2016(02)
[8]超声波CT温度场重建算法研究综述[J]. 李冰清,赵子健,常发亮. 电子测量与仪器学报. 2016(01)
[9]基于FPGA的高速高精度数据采集系统的设计[J]. 张晓威,苏淑靖. 仪表技术与传感器. 2016(01)
[10]基于回波包络上升沿拟合的超声波飞行时间测量方法[J]. 赖国强,石为人,熊庆宇,沈雪华. 传感技术学报. 2014(07)
博士论文
[1]参数化的超声回波模型及其参数估计[D]. 卢振坤.华南理工大学 2013
[2]气体介质温度场声学测量方法与技术研究[D]. 王明吉.东北石油大学 2012
硕士论文
[1]基于DSP和FPGA的信号处理模块及其IP核设计技术研究[D]. 毛群.浙江大学 2016
[2]基于人工蜂群算法的超声回波参数估计[D]. 周京华.陕西师范大学 2014
[3]基于超声波炉膛高温测量系统的研究[D]. 王利军.华北电力大学 2012
本文编号：3485006
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