基于相关法超声波流量计的研究

论文摘要

超声波测量流体流量是超声波在工业检测中发展较早的应用技术之一。超声波流量计以非接触、精度高、使用方便等优点,在气象、石油、化工、医药、水资源管理等领域获得了广泛应用。随着电子技术的飞速发展,超声波流量计作为一种测量仪表了得到了长足进步。论文将ARM微控制器用于流量测量仪表的研制,符合嵌入式技术的发展方向。论文详述了当前国内外超声波流量计的发展现状和应用情况,介绍了用超声波测量流量的常用方法以及相关原理和插值原理,论述了超声波流量计设计时,相关原理在相位差法测量流量中的具体应用,研究了相关算法中关键参数的计算方法,以及插值算法对提高测量精度和抗干扰能力的作用。论文进行了基于S3C4210的超声波流量计系统设计方案和软硬件实现。系统硬件设计了超声波发射、接收及放大电路,采用高速模数转换器数字化接收信号,并对ARM系统电路中的电源电路、存储器电路,通信接口电路等进行了介绍。系统软件分析了Linux操作系统在ARM9目标板上的移植,以及超声波收发模块、通信模块、控制模块的软件设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 超声波流量测量的主要方法
• 1.4 超声波流量计的类型
• 1.5 论文的任务和结构
• 第二章 相关法超声波流量计的理论研究
• 2.1 相关原理在相位差测量中的应用
• 2.2 插值原理
• 2.3 关键参数的计算
• 2.3.1 超声波频率的确定
• 2.3.2 插值点确定
• 2.3.3 采样位数的计算
• 2.3.4 数字滤波器的设计
• 2.3.5 相关法进行测量的进一步讨论
• 第三章 超声波流量计总体设计
• 3.1 系统总体设计方案
• 3.2 系统电路的工作过程
• 3.3 ARM嵌入式微处理器
• 3.3.1 ARM微处理器介绍
• 3.3.2 S3C2410处理器介绍
• 3.4 换能器选择
• 3.5 测时误差和修正方法
• 第四章 ARM子系统硬件电路设置
• 4.1 ARM子系统模块介绍
• 4.2 ARM系统电路设计
• 4.2.1 电源转换电路
• 4.2.2 系统复位电路
• 4.3 超声波接收和发射电路设计
• 4.3.1 发射电路设计
• 4.3.2 超声波接收调理电路
• 4.3.3 A/D转换电路
• 4.4 系统外围电路设计
• 4.4.1 存储器模块设计
• 4.4.2 JTAG调试接口
• 4.4.3 串行通信接口电路
• 4.4.4 LCD液晶接口电路
• 第五章 超声波流量计系统软件设计
• 5.1 软件设计总体方案
• 5.2 LINUX操作系统在ARM9目标板上的移植
• 5.2.1 交叉编译环境的建立
• 5.2.2 Bootloader的架构和功能
• 5.2.3 Linux内核的构建和移植
• 5.3 系统软件设计
• 5.3.1 超声波收发软件模块设计
• 5.3.2 UART异步串行接口设计
• 5.3.3 LCD显示程序驱动设计
• 5.3.4 键盘程序的设计
• 第六章 总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢