| 【中文题名】 | 超声涡街流量测量技术算法的研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-7-2 |
| 【中关键词】 | 超声涡街,相关法,快速傅立叶变换,现场可编程逻辑器件,, |
| 【英关键词】 | Ultrasonic Vortex,Correlation Measurement,FFT,FPGA, |
| 【分类导航】 | 工业技术>机械、仪表工业>仪器、仪表>热工量的测量仪表>流量测量仪表> |
| 【论文摘要】 |
涡街流量计以其自身的一系列优点已经成为流量测量仪表家庭中不可缺少的一员，在计量检测中发挥着越来越大的作用。
传统涡街流量计在低流速下的流量检测一直有很大欠缺并存在着抗干扰能力差等问题，应用本文所介绍的超声涡街的方法能够使涡街流量计的下限值大大的降低。
首先本文研究了超声涡街流量测量技术的原理，分析和比较了两种实现方式，并研究了旋涡发生体的选择。
然后研究了超声涡街流量测量技术的实现方法，设计了信号处理电路，并根据采集到的涡街信号的特点，应用数字信号处理的知识设计了涡街信号的数字滤波器，最终证明了在低流速下，应用调幅式超声涡街的方法能够得到很好的效果。
最后，文章研究了应用FPGA实现超声涡街信号数字滤波器的方法，包括相关法和FFT的实现及在设计中所要注意的问题。
经过现场调试和运行，本课题研究设计的超声涡街流量测量方法达到了检测低流速的设计要求，改善了量程下限受限的局面。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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Abstract |
5-8 |
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第一章 引言 |
8-16 |
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1.1 国内外研究现状 |
8-10 |
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1.2 涡街流量计的特点 |
10-11 |
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1.2.1 涡街流量计的优点和局限性 |
10 |
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1.2.2 涡街流量计的应用现状 |
10-11 |
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1.2.3 涡街流量计存在的主要问题 |
11 |
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1.3 数字信号处理技术和SOPC技术的发展 |
11-14 |
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1.3.1 数字信号处理技术的发展 |
11-13 |
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1.3.2 SOPC技术的发展 |
13-14 |
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1.4 论文研究的意义及主要内容 |
14-16 |
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1.4.1 论文研究的意义 |
14-15 |
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1.4.2 论文研究的主要内容 |
15-16 |
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第二章 超声涡街流量测量技术原理 |
16-31 |
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2.1 涡街流量计简介 |
16-19 |
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2.1.1 涡街流量计测量原理 |
16-17 |
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2.1.2 涡街流量计组成部分 |
17-19 |
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2.2 两种实现超声涡街流量测量技术的原理 |
19-23 |
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2.2.1 幅度调制式超声涡街流量计 |
19-21 |
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2.2.2 相位调制式超声涡街流量计 |
21-23 |
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2.3 超声式涡街流量计的特点及两种实现方法的比较 |
23-24 |
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2.4 关于旋涡发生体最佳尺寸的讨论 |
24-30 |
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2.5 仪表系数 K的修正 |
30 |
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2.6 本章小结 |
30-31 |
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第三章 超声涡街装置及电路的设计与实现 |
31-40 |
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3.1 超声涡街装置的设计与实现 |
31-32 |
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3.2 信号处理电路的设计与实现 |
32-34 |
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3.2.1 放大电路 |
32-33 |
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3.2.2 带通滤波电路 |
33 |
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3.2.3 整流和低通滤波电路 |
33-34 |
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3.3 采集和与上位机通信的设计与实现 |
34-38 |
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3.3.1 C8051F系列单片机简介及选型 |
34-35 |
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3.3.2 RS485与232转换电路的实现 |
35-37 |
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3.3.3 通过串口与上位机通信的实现 |
37-38 |
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3.4 本章小结 |
38-40 |
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第四章 对涡街信号进行数字滤波的设计 |
40-56 |
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4.1 采集到的涡街信号的特点 |
40 |
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4.2 数字信号处理综述 |
40-42 |
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4.2.1 常见噪声信号 |
41-42 |
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4.3 快速傅立叶变换 |
42-47 |
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4.3.1 FFT算法发展史 |
42-43 |
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4.3.2 FFT算法的基本原理 |
43-45 |
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4.3.3 FFT算法在实际数字信号处理中的作用 |
45-47 |
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4.4 利用相关检测方法进行数字信号处理 |
47-50 |
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4.4.1 相关原理的基本概念 |
47-48 |
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4.4.2 自相关分析 |
48-50 |
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4.5 超声涡街信号数字滤波器的设计与应用情况 |
50-54 |
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4.5.1 对数字滤波器的实际应用情况的研究 |
50-54 |
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4.5.2 应用结果综合分析 |
54 |
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4.6 本章小结 |
54-56 |
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第五章 应用 FPGA实现数字信号处理的研究 |
56-63 |
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5.1 现场可编程门阵列简介 |
56 |
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5.2 硬件描述语言简介 |
56-57 |
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5.3 Quartus II开发环境简介及设计流程 |
57-59 |
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5.3.1 自上而下与自下而上的设计方法比较 |
58-59 |
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5.4 自相关算法的实现 |
59-61 |
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5.4.1 算法实现的思路 |
59-60 |
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5.4.2 算法实现所要注意的问题 |
60-61 |
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5.5 FFT算法的实现 |
61 |
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5.5.1 算法实现思路 |
61 |
|
5.5.2 算法实现所要注意的问题 |
61 |
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5.6 本章小节 |
61-63 |
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第六章 结束语 |
63-64 |
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参考文献 |
64-66 |
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发表论文及科研情况说明 |
66-67 |
|
致谢 |
67 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.95973 |
