导波雷达液位计信号处理模块设计

论文摘要

导波雷达液位计是随着计算机技术的迅猛发展而得到实际应用的一种智能仪表。在石油化工、仓储、制药等行业,我国现行的液位测量系统存在测量误差大、检测技术陈旧等问题。导波雷达液位计是一种新型的利用电磁波的传播来实现液位测量的仪表。导波雷达液位计的特点是抗干扰性能好、耐高温高压、可测量惰性气体等,而且其测量更加精确、耐老化好、安装方便且使用寿命长。它是根据TDR(时域反射)原理,采用接触式的测量方法发射脉冲信号来实现液位测量的。本课题设计的导波雷达液位计是一种基于新型单片机的液位测量系统。基于低功耗、安全性、智能化的标准的要求,这里采用了德州仪器公司的微功耗、高性能的MSP430F149单片机作为控制核心;还设计了LCD显示配合按键来进行接口操作。整个系统具有结构简单,安全稳定,操作方便并且功耗极低的特点,应用前景广阔。在此基础上,本文的任务就是完成一种导波雷达液位计的信号处理模块设计。首先对本课题的导波雷达液位计的背景、发展状况和分类进行一个简单的分析概括,进而得出液位测量仪器对于工业应用中的重要作用。接着我们会介绍导波雷达液位计的计量原理和测量方法,并对本课题导波雷达液位计所要实现的功能以及技术要求做详细陈述。然后主要对本设计的的总体设计方案以及硬件电路的几个主要模块作详细的介绍,并且分析各模块的功能。还会讲述本设计的软件实现的总体框图和各子模块的编程实现。最后将对本设计仪表的现场测试数据和曲线进行分析和总结。通过本设计仪表在现场实际调试和测试得到的数据表明,本课题设计的导波雷达液位计工作稳定且精度高,符合实际应用的技术要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 液位计研究背景
• 1.2 雷达液位计介绍
• 1.2.1 雷达液位计分类
• 1.2.2 导波雷达液位计的特点
• 1.3 本课题研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 导波雷达液位计理论分析
• 2.1 时域反射原理
• 2.2 导波雷达测量系统原理
• 2.3 导波雷达液位计要实现的功能和特点
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统方案与硬件电路设计
• 3.1 系统方案总体设计
• 3.1.1 几种信号处理设计方案对比
• 3.1.2 本课题方案介绍
• 3.1.3 导波雷达液位计的工作过程
• 3.1.4 设计原则
• 3.2 电源及电流输出电路设计
• 3.3 信号变换电路设计
• 3.3.1 计数器电路
• 3.3.2 DAC 电路
• 3.4 信号测量电路设计
• 3.4.1 可变增益放大器电路
• 3.4.2 信号比较电路
• 3.4.3 数字电位计电路
• 3.4.4 模拟开关电路
• 3.5 单片机电路设计
• 3.5.1 MSP430F149 介绍
• 3.5.2 MSP430F149 各管脚定义
• 3.5.3 MSP430F149 外围电路设计
• 3.6 串行通信电路设计
• 3.7 电路抗干扰
• 3.8 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 软件总体设计
• 4.1.1 软件设计思路
• 4.1.2 软件总体结构
• 4.1.3 软件开发环境
• 4.2 系统主程序
• 4.3 测量计算模块
• 4.3.1 测量计算程序流程
• 4.3.2 信号发射模块
• 4.3.3 回波处理计算
• 4.3.4 信号处理方法
• 4.4 显示、按键和存储模块
• 4.4.1 LCD 显示计算
• 4.4.2 按键控制计算
• 4.4.3 FLASH 存储模块
• 4.5 串行通信和电流输出模块
• 4.5.1 串行的12C 通信
• 4.5.2 电流输出计算
• 4.6 系统辅助模块
• 4.6.1 系统诊断
• 4.6.2 外部看门狗监控
• 4.6.3 密码设定
• 4.7 系统软件调试
• 4.8 本章小结
• 第五章 系统测试与数据分析
• 5.1 实验测试环境
• 5.2 要求实验指标
• 5.3 实验结果及分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻硕期间取得的研究成果