基于DSP的管道通径仪数据处理技术的研究

论文摘要

管道通径检测是根据测量超声波在输油管道中发射和接收时间的变化这一原理,通过可靠的信号处理方法,根据信号接收时间变化来判断管道形状的变化。超声波管道通径检测仪器与以往传统的通径检测仪器相比,具有使用简便,抗外界干扰能力强等优点,在实际应用中,已经验证了超声检测方法的可行性、可靠性和准确性。因而在科学技术迅速发展的今天,无论是对于自动化测量技术的提高还是对于国内输油管道事业来说,超声通径仪的研究都将是一项极有意义的研究课题。本文介绍了管道通径仪接收信号的处理过程,在借鉴和吸收国内外先进的信号处理技术基础上,设计出了完整的系统硬件,并且给出了系统软件的设计思想。其中硬件系统以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A为核心,由于DSP芯片的信号处理速度快,确保了本系统的高测量精度。硬件包括超声波信号的A/D转换、信号滤波、数据存储和DSP处理器系统;然后根据系统的硬件电路,对接收的超声波信号进行有效的处理:首先对接收信号进行A/D采样,再运用窗函数法对采样信号进行有限冲击响应数字滤波,将实时采样滤波以后的信号通过IDE接口存储到硬盘中,硬盘中的数据供上位机进行输油管道变形情况的分析。系统能够以DSP芯片TMS320LF2407A为核心完成管道通径仪超声波探头接收信号的滤波和存储,采用窗函数滤波去噪声后接收信号精度有了明显的提高,利用IDE接口连接DSP与硬盘可以做到数据的高速度、大容量、实时存储,对管道通径检测具有十分重要的现实意义。实验基本能达到设计要求,但系统具体的精度还有待提高。最后文章给出了系统的改进意见。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 石油管道通径仪的简介
• 1.2 国内外研究动态及目前水平
• 1.3 研究工作
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 主要工作
• 1.4 本章小结
• 第二章 系统整体设计方案
• 2.1 系统原理框图
• 2.2 系统各部分介绍
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统中滤波部分的设计
• 3.1 数字滤波器的理论依据
• 3.1.1 数字滤波器的原理
• 3.1.2 FIR和IIR数字滤波器的比较
• 3.2 数字滤波器的设计方法
• 3.2.1 窗函数设计FIR滤波器
• 3.2.2 DSP芯片开发工具
• 3.2.3 有限脉冲响应数字滤波器的DSP实现
• 3.2.4 MATLAB中的滤波器设计工具
• 3.3 FIR滤波器的整体设计
• 3.3.1 滤波器的设计指标
• 3.3.2 电源及A/D采样部分
• 3.3.3 用MATLAB建立滤波器仿真模型
• 3.3.4 FIR滤波程序设计
• 3.3.5 流程图
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统中数据存储部分的设计
• 4.1 存储系统的设计思想及IDE接口
• 4.1.1 IDE接口特性
• 4.1.2 IDE接口寄存器
• 4.1.3 IDE协议
• 4.1.4 IDE磁盘的寻址方式及FAT32文件结构
• 4.2 数据存储系统的硬件设计
• 4.2.1 数据缓冲与电平转换部分
• 4.2.2 数据主存储及控制部分
• 4.3 数据存储系统的软件设计
• 4.3.1 I/O口,PIO模式读写时序
• 4.3.2 硬盘数据PIO模式写入数据的DSP编程实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统改进方案
• 5.1 在数据存储方面的改进方案
• 5.1.1 系统改进方案1:采用SCSI硬盘
• 5.1.2 方案2:采用更快的硬盘数据传输模式
• 5.2 滤波器存在的问题和改进方案
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录A FIR数字滤波程序
• 在学研究成果
• 致谢