亚洲欲色欲香天天综合网-亚洲欧美aⅴ在线资源-亚洲va中文字幕无码毛片-人妻精品久久久久中文字幕

雙聲道超聲波明渠流量計設計

提出了基于MSP430F149和TDC-GP21的流量測量方案,其中利用TDC-GP21芯片作為脈沖發生器和計時 模塊,并利用回波信號處理模塊對聲波信號進行放大、帶通濾波以及過零閾值檢測處理,實現了對明渠高穩定性、低功耗的 測量要求。

超聲波流量計測流過程中會受到噪聲、泥沙、水深等影響,這使得灌區用水測量監控較難。而超聲波傳播時間測量也直接影響著流量計的測量精度,因此,設計了一款基于MSP430F149的雙聲道超聲波明渠流量計,采用精度達到ps級的TDC芯片作為脈沖發生器和計時模塊,并設計了信號處理模塊,使該流量計在一定程度上可以消除流速分布不均的影響,***終實現穩定性高、功耗低的測量要求。

1.超聲波明渠流量計測流原理

1.1時差法測流原理

時差法測流量原理如圖1所示,探頭1和探頭2是收發為—體的超聲波換能器,探頭的中

心頻率為1MHz,3是測流斷面,L為超聲波在水中的傳播距離
V,是水流速度,0為探頭連線與水流方向的夾角。

當探頭1發射超聲波、探頭2接收超聲波時,順流傳輸時間

云網客1.jpg

式中,S(h)為過流斷面,是水位高程的函數。

2.系統設計與仿真研究

2.1系統整體結構

雙聲道超聲波明渠流量計系統組成框圖如圖2所示。

云網客2.jpg

圖2雙聲道超聲波明渠流量計系統框圖 系統以運行穩定、可靠性高的MSP430F149單片機為控制 核心,以高精度時間間隔測量芯片TDC-GP21為計時核心,并 利用回波信號處理模塊對聲波信號進行放大、帶通濾波以及過 零閾值檢測處理,實現了對明渠高穩定性、低功耗的測量要求。

2.2時間測量原理

TDC-GP21芯片能準確計量超聲波沿順逆流方向傳播的時 間,并利用其自帶的通信模塊將時間傳送給單片機。該計時芯片 內部集成了脈沖發生器、ALU、SPI通信接口、時間測量和校準單 元,可以在MSP430F149的作用下發送脈沖信號。在該設計中采 用測量方式2,只測開始和停止信號到下一個時鐘上升沿的時間 以及兩信號之間的時鐘周期,其測量范圍是500ns~4ms。

時間測量原理如圖3所示。

時間測量計算公式為:

云網客3.jpg

云網客5.jpg

云網客6.jpg

2.4脈沖收發時序控制電路

收發時序控制電路原理如圖5所示。選用具備四路高速模 擬切換開關功能的DG403芯片,該芯片在電路中相當于兩個單刀雙擲開關,可以實現對通道以及順逆流方向的選擇。DG403 通過控制IN1和IN2的電平分別控制S與D之間的導通,當通 道1的控制引腳IN1為高電平時,S1和D1導通,當其為低電 平時,S3和D3導通。同理,S2和D2、S4和D4的導通與關斷 由IN2引腳的電平控制。S1和S2連接著兩通道上游的探頭, S3和S4連接著兩通道下游的探頭,D1、D2、D3和D4連接到 后面的信號處理模塊。MSP430單片機通過控制IN1和IN2的 電平來實現雙通道超聲波信號的發射和接收。

云網客7.jpg

 

在接收電路中要設計放 大電路。由于超聲波信號 屬于高頻信號,其強度又 比較微弱,所以選用高頻 增益放大器AD620對信 號進行放大。放大電路如 圖6所示。

云網客8.jpg

AD620具有使用簡 單、噪聲低、精度高的優 點,可以通過設置外部電 阻器的大小來調節放大倍 數,且***大誤差在±0.3% 之內。增益計算公式為:

云網客9.jpg

當信號頻率遠低于或者遠高于1MHz時即為雜波信號時, 該濾波電路會使其產生衰減(淺紅色為輸入信號,深色為輸出信號),從而得到清晰的有用信號,仿真結果如圖10所示。

云網客10.jpg

(3)過零閾值檢測

聲波信號在水中傳播會由于噪聲、雜質等影響產生衰減和 扭曲,為避免測量誤差,選擇不受外界影響的固定點即過零點作 為探頭接收到回波信號的時刻。為了確保過零點不被觸發,選擇 第N個過零點(N>2)作為檢測點,通過調節參考電平的幅值來 確定過零點,這就是所謂的過零閾值檢測方法。采用比較芯片 MAX963作為核心器件,該芯片為雙通道比較器,可以實現閾值 與過零點的檢測。過零閾值檢測電路原理如圖11所示。

云網客11.jpg

圖11中,INA、INB均為輸入端口,INA-接可變電阻,可以調節閾值的大小,INA+接回波信號,A通道實現了信號的閾值 檢測;INB+接地,INB-接回波信號,B通道實現過零檢測。信號 通過MAX963后,會輸出相應的脈沖序列,進而利用鎖存功能 和邏輯電路得到STOP信號,使TDC芯片停止計時。

3.結束語

本文設計了采用MSP430F149單片機與TDC-GP21高精 度計時芯片的超聲波流量計硬件系統,介紹了超聲波明渠流量計測流原理和主要的硬件電路,通過搭建的平臺進行了相關的 實驗研究,實現了高穩定性和低功耗等要求。

 

相關新聞

返回頂部
主站蜘蛛池模板: 国产午夜无码视频免费网站| 国产精品午夜无码体验区| 第一次挺进莹莹的身体里视频| 成全视频在线观看在线播放| 亚洲老妈激情一区二区三区| 亚洲熟妇av综合网| 国产精品无码不卡一区二区三区| 国产自国产自愉自愉免费24区 | 色翁荡熄又大又硬又粗又动态图 | 婷婷综合另类小说色区| 国产午夜福利片在线观看| 成 人 h在线观看| 在线观看免费a∨网站| 男女18禁啪啪无遮挡激烈网站 | 风流老熟女一区二区三区| 国产精品xxxx国产喷水| 英语老师解开裙子坐我腿中间| 伴郎粗大的内捧猛烈进出第一章| 免费人成无码大片在线观看 | 成人爽a毛片免费| 人妻少妇看a偷人无码精品视频| 亚洲国产另类久久久精品网站| 农民工嫖妓50岁老熟女| 久久婷婷五月综合97色一本一本| 老师穿超短包臀裙办公室爆乳| 亚洲中文字幕无码一久久区| 欧美黑人巨大xxxxx| 亚洲人成网站在线播放大全| 正在播放国产多p交换视频| 国产亚洲日韩欧美另类丝瓜app| 亚洲综合激情另类小说区| 男女性杂交内射妇女bbwxz| 亚洲精品无码永久电影在线| 成人免费视频一区二区三区| 无码人妻一区二区三区在线| 国内精品久久久久久久小说| 国产免费观看av大片的网站| 成人免费一区二区三区视频| 午夜免费福利小电影| 中文字幕人妻第一区| 忘忧草www中文在线资源|