基于超声波传感器的水流量计的设计学士学位论文文档格式.docx
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在设计软件时,为提高时间测量精度,消除干扰,设置了有效时间区间,无效时间,减少了干扰的影响。
为降低功耗,间断性关断放大器电源,节省了电池电量,延长了更换电池的周期。
关键词:
时差式超声波流量计;
低功耗;
精度;
MSP
Abstract
Atpresent,mosthouseholdwaterflowmetersinourcountryisMechanicalrotor-type,butthistypeofwatermeterslowaccuracyexistingshortcomings.Thispaperintroducesadesignofultrasonictechnologybasedonsuitableforhouseholdwaterflowmeter,withhighprecision,simpleoperation,lowcost,etc.
Thisdesignmainjobhastwoaspects:
oneisthehardwaredesign,andthesecondisthedesignofsoftware.Hardwaredesignsystemsusethehighprecisiontime-intervalmeasurementchipTDCformeasuringtime-GP2,andcontrolthefiringpulse,withlowpowerconsumptionofMSP430F427singlechipmicrocomputerasthecoreofthesystemtocontrolandcalculationprocessing.Combiningultrasoundflowmeterthresholdismodelandtheultrasonicsignalzerofromitsvoltageamplitudechangetheadvantagesofinfluence,andputsforwardthezerothresholdismodel,thresholdmodelcaneffectivelyremoveisreceivingreceiversultrasonicsignaltothedisturbancesignalbefore,andwiththeultrasoniczerovoltageamplitudevariationandchange,combinedwiththeadvantagesofbothstatictimedifferencecaneffectivelyrestrainthescopeofthebigchanges.Atthesametimethepulsecountscircuitdesign,eliminatesomeoftheinterference.GP2useinternalpropagationdelaysofsignalsthroughgatestomeasurepropagationtimeofsystem.TheGP2throughthechip,andtraditionalhigh-speedcounter,itischaracterizedbyhighprecision,andcanbein1MHzfrequencycompletecircuit,toavoidtheinterferenceofhighfrequencycircuitcomplexproblems,effectivelyimprovetheflowmetermeasurementaccuracyandstability.Inthedesignsoftware,toimprovethetimethemeasurementprecision,eliminateinterference,setupeffectivetimeinterval,invalidtimeandreducingtheeffectsoftheinterference.Toreducepowerconsumption,intermittentshutoffthepoweramplifier,savethebatterypower,extendedthereplacementbatterycycle.
Keywords:
ultrasonicflow-meterwithtimedifferencemethod;
lowpower;
measurementprecision;
MSP430
毕业论文(设计)原创性声明
本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文(设计)的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。
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日期:
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本论文(设计)作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文(设计)的规定,学校有权保留论文(设计)并向相关部门送交论文(设计)的电子版和纸质版。
有权将论文(设计)用于非赢利目的的少量复制并允许论文(设计)进入学校图书馆被查阅。
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保密的论文(设计)在解密后适用本规定。
指导教师签名:
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7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
3)其它
1引言
1.1本课题研究的目的和意义
我国水资源总量丰富,但人均水资源占有量仅相当于世界人均水资源占有量的1/4,位列世界第121位,是联合国认定的“水资源紧缺”国家。
在全国600多个城市中,有400多个城市存在供水不足的问题,其中缺水比较严重的城市有110个,全国城市缺水年总量达60亿立方米。
不仅如此,水资源在全国范围的分布严重不均。
占全国面积三分之一的长江以南地区拥有全国五分之四的水量,而面积广大的北方地区只拥有不足五分之一的水量,其中西北内陆的水资源量仅占全国的4.6%。
我国多年平均降水量约6万亿立方米,其中54%即3.2万亿立方米左右通过土壤蒸发和植物散布又回到大气中,余下的约有2.8万亿立方米绝大部分形成了地面径流和极少数渗入地下。
这就是我国拥有的淡水资源总量,这一总量低于巴西、俄罗斯、加拿大、美国和印度尼西亚,居世界第六位。
但因人口基数大,人均拥有水资源量是很少的,仅为2200立方米,占世界人均占有量的四分之一。
专家预测,我国人口在2030年将进入高峰时期,届时人均水资源量大约只有1750立方米,中国将成为严重缺水的国家。
从20世纪70年代以来就开始闹水荒,这不是危言耸听,而是客观存在的事实。
80年代以来,中国的水荒由局部逐渐蔓延至全国,情势越来越严重,对农业和国民经济已经带来了严重影响。
目前,世界80多个国家和地区约16亿人口面临淡水资源供应不足;
25多个国家近3亿的人口生活在严重缺水状态。
预计到2030年,全球近40多个国家和地区,约35亿人口生活在严重缺水状态。
水资源越来越珍贵,水的价格也越来越高,对水量的计量精度要求也越来越高。
面对这种严峻的现状,各国政府都采用相应的制度措施,来应对这一问题,例如采用民用水电的阶梯收费,那么就需要高精度的仪表对流量进行准确的测量,在这种背景下,超声流量计以自身测量方式简单、计量精度高、无接触测量等优点应运而生。
超声流量计可以实现与流体的非接触式的计量,无阻流件,无压力损失,精度高,功耗低,可实现多种流体的(气体、液体以及含少量杂质的流体等)测量,而且具有受干扰较小的优点,但是目前超声流量计的市场价格还比较高,超声流量计的推广受到很大限制。
超声波流量计不仅适用于对生活用水、工业废水及废气等准确计量,而且也适用于粘度较大、杂质含量较高液体的准确计量。
在国外,超声流量计被广泛应用到居民日常生活中,由于价格问题,我国仅在应用在工业领域,而且高精度的超声流量计主要还是靠进口。
研究一种低成本、测量精度高、低功耗的超声流量计有着很好的经济效益和社会效益。
本文对流体状态和超声换能器进行了分析研究,从而为提升超声流量计奠定了理论基础,另外本文从硬件和软件算法的改进来进一步提升计量精度、降低系统功耗,最后采取抗干扰措施来提高系统的稳定性,并提供了低成本、高精度的设计方案。
1.2国内外研究情况及其发展
1.2.1家用水表发展历程及分类
水表是指记录流经封闭满管道的可饮用水的计量仪表,水表的指示装置一般只显示通过水表的水体积总量,它可以安装电子传感器来实现水量信号的传输。
在家庭设置水表目的在于计算水量,节制用水,同时还有在生产上核算成本的作用。
在地域水资源不丰富,能源也不充足的情况下,节约用水尤为重要。
(1)发展历程
从1825年英国的克路斯发明了真正具有仪表特征的平衡罐式水表以来,水表的发展已有近两百年的历史。
水表的结构先后出现了往复式单活塞式水表、
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