基于FPGA的超声波多普勒流量计设计

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超声波多普勒流量计主要用于污水类非纯净液体和混有固体颗粒的两相流的流量测量,其优点是:分辨率高,对流速变化响应快;对流体的压力、粘度和温度等因素不敏感。因此,超声波多普勒流量计的研究无论是对于自动化测量技术的提高还是对于环保事业来说,都将是一项极有意义的研究课题。   本研究设计的超声波多普勒流量计引入先进的数字信号处理技术,用自适应滤波和快速傅里叶变换这两种复合的数字信号处理技术来提高多普勒信号的处理效果,从而降低了超声波多普勒流量计的测量下限。具体方法是:首先对多普勒频移信号进行采样,然后用自适应滤波器进行滤波,提高信噪比,再进行FFT变换,得到信号的频谱,在频谱上得到多普勒频移信号所对应的频率值。为了满足系统的功能需求,提高超声波多普勒流量计的性能。本设计以运算能力较强的FPGA芯片作为系统的数字信号处理核心,以控制功能出色的单片机作为系统的控制核心,加上前端调理电路和软件系统,共同构成超声波多普勒流量计的系统设计。最后对实验数据进行了分析,结果表明,该设计方法能有效提高仪表的分辨率和实时性。
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