基于FPGA的超声波液体流量计的设计

【摘要】流量测量在工业生产和日常生活中起着重要的作用。超声波流量计作为一种近几十年出现的新型仪表，以其非接触式测量、测量范围宽、安装简便以及特别适合大管径及危险性流体流量测量等特点，在石油、电力、医药、水资源管理等领域得到了广泛的应用。由于当前技术所限，超声波流量计产品普遍存在成本较高，测量准确度低的问题，有待于对其进一步的改进和提高。本设计选用FPGA作为信号处理核心器件，对系统所需的硬件电路进行详细的分析和设计，综合考虑参数计算和器件选择等问题，设计匹配性能良好的发射电路、D/A转换电路、接收电路、A/D转换电路、显示电路以及存储电路，同时在FPGA内部设计激励信号发生、高速计数、逻辑控制和数据处理模块来实现外围器件的控制及液体流量的计算；给出了测量超声波传输时间的算法设计及实现过程；本设计利用VHDL硬件描述语言实现各个模块的功能并对所设计的模块进行仿真验证。基于FPGA的超声波流液体流量计是对现有的技术加以改进和提高，借助FPGA在数据处理、逻辑运算及逻辑控制等方面的强大功能，使所设计产品工作性能更加稳定，测量可靠性更高。开发具有自主知识产权的超声波液体流量计产品，不仅可以提升企业的综合竞争力，对今后超声波流量计的设计具有一定的指导意义，更能创造一定的经济效益和社会效益。
【作者】胡长江；
【导师】曹伟；
【作者基本信息】哈尔滨理工大学，测试计量技术及仪器，2013，硕士
【关键词】超声波流量计；时差法；FPGA；VHDL语言；

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