基于TDC-GP21芯片的超声波流量计设计及实现

发布时间：2017-06-07 21:06

  本文关键词：基于TDC-GP21芯片的超声波流量计设计及实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超声波流量计是在流体流动时会改变超声波束的传播速度进而测量流体体积的装置。超声波流量计由于具有可非接触测量、通用性好、适用于各种管径、高温高压高粘度的流体或者气体等的测量、智能化、小型化、便携性和安装维护方便等优点得到了广泛的应用。目前国内的超声波流量计在精度、硬件电路设计和稳定性等方面都与国际先进水平存在一定差距,因此设计一款在仪器结构和硬件电路进行改善和发展的流量计,符合我国的测量技术需求。 首先,论文阐述了超声换能器的基本原理、性能指标及超声换能器的设计。分析了声波在均匀管流中的传播特性的数学描述及时差法测量原理,对时差法测流量的原理进行了研究,深入分析了流体在圆管内的速度分布,推导出了非理想流场中流量修正系数K的计算方法,从而减少了流场对测量结果的影响,提高了测量精度。 其次,本文设计了应用时差法测量原理的硬件电路,选择TDC-GP21作为高精度时间数字转换芯片,MSP430F4152作为主控芯片,简化了超声波发射接收模块的设计,完成了软件系统中主要流程图的设计及程序代码的编写。 接着,完成了流量计硬件总体设计及实现方案,介绍了换能器的安装方式并就本设计所使用的“U”型换能器安装方式进行介绍。 最后,试制了超声波流量计样机,介绍了超声波流量计性能要求,并根据检定规程对样机进行标定实验。
【关键词】：超声波流量计 TDC-GP21 MSP430F4152 时差法测量原理 超声换能器
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH814.92
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 课题背景及7
• 1.2 超声波流量计概述7-9
• 1.3 超声波流量计测量原理9-10
• 1.4 本文主要研究内容和技术路线图10-11
• 1.5 本章小结11-12
• 第二章 超声换能器特性研究12-18
• 2.1 超声换能器的原理研究12-14
• 2.2 超声换能器的选型14-15
• 2.3 压电换能器结构设计15-16
• 2.4 压电换能器等效电路分析16-17
• 2.5 本章小结17-18
• 第三章 声波在均匀管流中的传播特性研究18-29
• 3.1 均匀管流中声传播特性的数学描述18-22
• 3.2 时差法测量原理分析22-23
• 3.3 流量修正系数研究23
• 3.4 流体在圆管内的速度分布23-26
• 3.5 硬件电路时间测量方法研究26-28
• 3.6 本章小结28-29
• 第四章 时差法测量电路设计29-40
• 4.1 流量测量原理29
• 4.2 高精度时间测量芯片TDC-GP2129-31
• 4.3 TDC-GP21外围硬件电路设计31-37
• 4.4 硬件低功耗设计37-39
• 4.5 本章小结39-40
• 第五章 流量计总体设计40-49
• 5.1 流量计硬件总体设计及实现40-41
• 5.2 超声换能器安装41-43
• 5.3 系统软件设计及实现43-47
• 5.4 液晶显示和按键模块47-48
• 5.5 本章小结48-49
• 第六章 样机实验结果分析49-60
• 6.1 超声波流量计的制作49-50
• 6.2 超声波流量计性能要求50-51
• 6.3 流量计的安装51-52
• 6.4 超声波流量计的标定装置52-59
• 6.5 实验误差分析59
• 6.6 本章小结59-60
• 第七章 结论与展望60-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-64
• 附录64-79
• 个人简介79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 裴先茹;高海荣;;压电材料的研究和应用现状[J];安徽化工;2010年03期

2 陈斌;基于RS-485的单片机多机通信技术[J];电子产品世界;2005年14期

3 徐春龙;胡卓蕊;田华;;压电超声换能器电端匹配电路研究[J];纺织高校基础科学学报;2007年02期

4 胡小杰;袁世娟;黄为民;;多声道超声波流量计的原理与应用[J];广东水利水电;2007年04期

5 张维,李远青;超声波换能器性能指标测试方法的研究[J];航空计测技术;1997年01期

6 吴斌;赵刚;夏冰;;浅谈超声波流量计的分类和实际应用[J];中国计量;2006年11期

7 姚新益;超声波流量计的特点及误差分析[J];计量技术;1999年08期

8 范晓东;刘光斌;刘冬;;精密时间测量技术[J];计量与测试技术;2010年09期

9 王秀瑛;超声波流量计的原理及应用[J];山西建筑;2002年04期

10 黄国平;李百明;肖勇;邱萍;;压电材料的发展与展望[J];科技广场;2010年01期

  本文关键词：基于TDC-GP21芯片的超声波流量计设计及实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：430286