基于FPGA的超聲波氣體流量計聲信號處理的研究.pdf

1、研究生畢業(yè)論文（全日制學(xué)術(shù)型全日制學(xué)術(shù)型碩士碩士申請申請學(xué)位）學(xué)位）論文題目論文題目基于FPGA的超聲波氣體流量計聲信號處理的研究學(xué)位申請人學(xué)位申請人余倩專業(yè)名稱電路與系統(tǒng)研究方向電路系統(tǒng)設(shè)計與智能化設(shè)備指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師李躍忠2014年6月18日摘要I東華理工大學(xué)研究生畢業(yè)論文中文摘要首頁用紙東華理工大學(xué)研究生畢業(yè)論文中文摘要首頁用紙畢業(yè)論文題目：基于FPGA的超聲波氣體流量計聲信號處理的研究電路與系統(tǒng)專業(yè)2011級碩士生姓名：余倩指導(dǎo)

2、教師（姓名、職稱）：李躍忠副教授摘要超聲波氣體流量計憑借其非接觸式的測量方式、高精度、寬量程、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、運(yùn)行穩(wěn)定以及易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在天然氣能源等領(lǐng)域已被認(rèn)為是理想的流量計。超聲波在流體中的傳播速度易受流體的流速影響，通過對受影響后聲信號的采集和分析，可得到流體的流速信息。超聲波聲信號的產(chǎn)生、接收和處理是超聲波流量計技術(shù)的關(guān)鍵，本文通過對超聲波的高速采樣以及數(shù)字信號相關(guān)處理，克服了模擬電路中超聲波閾值檢測時對關(guān)鍵電平的依賴，簡化了電路的

3、復(fù)雜程度，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性。本文通過數(shù)字信號處理的方式，利用時差法來計算流體的流量。處理方案如下：采用低成本的CyloneIV系列FPGA實現(xiàn)對AD采集控制、數(shù)據(jù)緩存、控制電路系統(tǒng)等功能的協(xié)調(diào)運(yùn)作；用高性能的TMS320VC5509DSP對采集到的聲信號進(jìn)行數(shù)字濾波去噪，利用快速相關(guān)算法計算超聲波順逆流信號的傳播時差。硬件電路部分則采用模塊化設(shè)計的思想，包括電源模塊、發(fā)射驅(qū)動電路模塊、接收端放大濾波模塊以及高速信號采集模塊