單通道時差法超聲流量計研發(fā)(硬件部分)【開題報告】

1、1畢業(yè)設計開題報告畢業(yè)設計開題報告電氣工程與電氣工程與自動化自動化單通道時差法超聲流量計研發(fā)單通道時差法超聲流量計研發(fā)(硬件部分硬件部分)一、選題的背景與意義眾所周知，目前的工業(yè)流量測量普遍存在著大管徑、大流量測量困難的問題，這是因為一般流量計隨著測量管徑的增大會帶來制造和運輸上的困難，造價提高、能損加大、安裝不便等缺點，而超聲波流量計均可避免這些問題。因為各類超聲波流量計均可管外安裝、非接觸測量流流量，儀表造價基本上與被測管道口徑大小

2、無關，而其它類型的流量計的造價會隨著口徑增加而大幅度增加，所以口徑越大超聲波流量計比相同功能其它類型流量計的性能價格比越具有優(yōu)勢，被認為是較好的大管徑流量測量儀表。在發(fā)電廠中，使用便攜式超聲波流量計測量水輪機進水量、汽輪機循環(huán)水量等大管徑流量，較過去的皮脫管流速計方便得多。另外，一般流量計的精確度會受被測流體溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)的影響，而超聲波流量計的精度幾乎不受這些參數(shù)的影響，又可制成非接觸及便攜式測量儀表，故可解決其它類型儀

3、表所難以測量的強腐蝕性、非導電性、放射性及易燃易爆介質的流量測量問題。此外，根據(jù)超聲流量計的非接觸測量的特點，再配以合理的電子線路，一臺儀表可適應多種管徑測量和多種流量范圍測量。所以，超聲波流量計的適應能力也是其它儀表所無法比擬的。超聲波流量計具有上述這些優(yōu)點，因此它越來越受到重視并且向產品系列化、通用化發(fā)展，現(xiàn)已制成不同聲道的標準型、高溫型、防爆型、濕式型儀表以適應不同介質，不同場合和不同管道條件的流量測量。根據(jù)目前超聲流量計在流體計

4、量中的優(yōu)勢與國內外應用場合情況，不難看出，在提高計量精度的同時，研發(fā)特定適用范圍的超聲流量計具有廣闊的市場前景。一種低功耗、價格低、長期穩(wěn)定工作的超聲流量計具有較好的市場前景。同時，目前國內水表大部分采用機械表或附加一定的電子裝置的機械表。該類型的機械表的計量精度比較低，面臨著更新?lián)Q代，超聲流量計可以很好地取代該類型的機械表。本人所選擇的單通道時差法超聲流量計具有相對簡單的硬件電路，相對的，偏重于信號的處理與算法，能以較低的研究成本而獲

5、得較好的測量數(shù)據(jù)。本課題的目的在于研究和開發(fā)出高精度、低成本、低功耗、易維護的超聲流量計，通過本項目的研究31超聲波流量計由MSP430單片機模塊、電源模塊、超聲波收發(fā)模塊和TDCGP2計時模塊等構成。系統(tǒng)模塊圖如下：模塊圖解釋說明如下：MSP430模塊模塊：這是一塊16位精簡指令集單片機，超低功耗、適合用電池供電長期工作是其特點，它是整個控制電路的核心，通過定時器的中斷功能協(xié)調、控制整個系統(tǒng)的各個功能模塊的運行時序，完成流量的測量、計

6、算以及數(shù)據(jù)顯示、存儲，同時接受用戶對儀表測量和現(xiàn)場參數(shù)的設置等。電源模塊電源模塊：選定主系統(tǒng)工作電壓為3.3V，由一節(jié)3.6V鋰電池經過一個穩(wěn)壓芯片后即可提供。為了降低系統(tǒng)的功耗，本課題采取對整個系統(tǒng)的電源部分進行管理，鋰電池提供的電壓經過兩個穩(wěn)壓芯片進入系統(tǒng)，一個是向單片機和計時芯片提供電源，該穩(wěn)壓芯片一直處在工作狀態(tài)，另一個是向部分外圍電路提供電源，通過該穩(wěn)壓芯片的使能引腳(受單片機的控制)來控制是否對外界提高電源輸出，當系統(tǒng)處在工

7、作狀態(tài)時，單片機通過EN引腳，向部分外圍的電路提供電源，當系統(tǒng)處在休眠狀態(tài)時，穩(wěn)壓電路停止提供電源，降低系統(tǒng)的功耗。TDCGP2計時模塊計時模塊：用于對超聲波由發(fā)送端至接收端的傳播時間進行測量，傳播時間分為順流時間與逆流時間，然后根據(jù)兩個時間的差值計算出液體流速，從而計算出流量。單通道時，GP2典型分辨率可達50ps，測量范圍500ns—4ms。LCD顯示模塊顯示模塊：由于MSP430單片機的片內外圍模塊中有液晶驅動，這樣就不需要再設計