基于NiosII的便攜式超聲波流量計(jì)設(shè)計(jì)

1、    基于NiosII的便攜式超聲波流量計(jì)設(shè)計(jì)摘要：實(shí)現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時(shí)間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)，使用外部可編程電路對(duì)所設(shè)計(jì)濾波器帶寬進(jìn)行控制，并利用ADS軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：Butte摘要：介紹了便攜式超聲波流量計(jì)的工作原理和系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，分析了系統(tǒng)收發(fā)電路各

2、個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，著重介紹了基于FPGA軟核NioslI的便攜式超聲波流量計(jì)的數(shù)字電路部分設(shè)計(jì)。試驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，能夠滿足測(cè)量精度要求，并且減小了便攜式超聲波流量計(jì)的體積，降低了產(chǎn)品成本。關(guān)鍵詞：便攜式超聲波流量計(jì)；SOPC；NioslI引言    超聲波流量計(jì)是隨著IC技術(shù)迅速發(fā)展而開始得到實(shí)際應(yīng)用的一種非接觸式儀表。它是一種利用聲學(xué)原理工作的新型流量測(cè)量?jī)x表。與傳統(tǒng)流量計(jì)(如孔板、渦輪流量計(jì)等)相比，它具有測(cè)量準(zhǔn)確度幾乎不受介質(zhì)溫度、壓力影響等優(yōu)點(diǎn)，尤其是在大管徑流量測(cè)量方面，其優(yōu)越性更加明顯，因此得到了越來越廣泛的應(yīng)用。  

3、0; 近年來，隨著Altera公司32位軟核CPU NiosII的推出，基于FPGA的SOPC(System On a Programmable Chip)技術(shù)發(fā)展越來越快。SOPC是可編程系統(tǒng)，具有靈活的設(shè)計(jì)方式，并且可裁剪，可擴(kuò)充，可升級(jí)，同時(shí)具備軟硬件在線系統(tǒng)可編程的功能。SOPC兼具PLD和FPGA的優(yōu)點(diǎn)，它的特點(diǎn)包括：至少包含一個(gè)嵌入式處理器內(nèi)核；具有小容量片內(nèi)高速RAM資源；有足夠的片上可編程邏輯資源；有處理器調(diào)試接口和FPGA編程接口；可能包含部分可編程模擬電路；單芯片，低功耗，微封裝。正是基于這些優(yōu)點(diǎn)，基于NiosII的SOPC得到了越來越廣泛的應(yīng)用。  &

4、#160; 本文就是基于超聲波以及SOPC這兩項(xiàng)技術(shù)來設(shè)計(jì)便攜式的超聲波流量計(jì)，充分發(fā)揮這兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)液體、氣體的高精度測(cè)量。1 工作原理及系統(tǒng)組成    本系統(tǒng)利用時(shí)差法進(jìn)行流速測(cè)量：安裝于被測(cè)容器頂部的收發(fā)一體的超聲波換能器(A或B)通過空氣向被測(cè)物體發(fā)射一束超聲波，該聲波經(jīng)被測(cè)物體反射后，回波被換能器(B或A)接收并被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。原理圖如圖1所示。    這樣，在已知安裝角度和管徑D的條件下，測(cè)量A到B的傳播時(shí)間tAB以及從B到A的傳播時(shí)間tBA，通過計(jì)算可得     

5、;  這種算法只需測(cè)出tAB與tBA就可以得到流速V，而通過對(duì)流速進(jìn)行積分運(yùn)算就可以進(jìn)一步算得流量，這就是時(shí)差法測(cè)量流速的基本原理。    整個(gè)便攜式超聲波流量計(jì)系統(tǒng)組成如圖2所示。系統(tǒng)由脈沖發(fā)射電路、回波接收電路、信號(hào)處理電路和CPU控制電路組成。脈沖發(fā)射電路是輸出一定超聲波頻率的脈沖激勵(lì)信號(hào)經(jīng)功率放大和升壓后驅(qū)動(dòng)超聲波換能器發(fā)射超聲波；回波接收電路即是接收回波信號(hào)；信號(hào)處理電路用于對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行放大、帶通濾波、自動(dòng)增益控制、電壓比較等處理；CPU控制電路控制發(fā)射信號(hào)、控制模擬開關(guān)、捕獲計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)處理及與外部設(shè)備通信。2 模擬電路部分設(shè)計(jì)21 超聲波前端驅(qū)動(dòng)電路    如圖2所示，超聲波換能器驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生一個(gè)具有特定頻率、脈沖寬度和輸出功率的電脈沖去激勵(lì)超聲波換能器，進(jìn)而產(chǎn)生超聲波向外發(fā)射。對(duì)于超聲波換能器，超聲波換能器驅(qū)動(dòng)電路提供的功率越大，超聲波換能器將電能轉(zhuǎn)換為聲能的效果越好，所以超聲波換能器驅(qū)動(dòng)電壓應(yīng)該越大越好，但需要注意驅(qū)動(dòng)電壓壓值不能超過換能器壓降極限。本系統(tǒng)應(yīng)用晶體管組成推挽式電路結(jié)合場(chǎng)效應(yīng)管電路來實(shí)現(xiàn)功率放大。熱門詞條鈕扣電池鋁殼電阻RXG100W 制動(dòng)電阻 繞線電阻 水泥電阻 線繞電金屬膜CBB電容400V333J磁敏電阻T18-01印刷線路板焊接式電源變壓器大量現(xiàn)