基于tdc-gp21芯片的超声波流量计设计及实现

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1、独创性声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得宁夏大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：√挥红均时间：扫绎年奎月冲日关于论文使用授权的说明本人完全了解宁夏大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意宁夏大学可以用不同方式在

2、不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：／《磊Lq时间：w甲年苫、月刀日导师签名：7函1吱时间：沙f忤孓月胡e摘要超声波流量计是在流体流动时会改变超声波束的传播速度进而测量流体体积的装置。超声波流量计由于具有可非接触测量、通用性好、适用于各种管径、高温高压高粘度的流体或者气体等的测量、智能化、小型化、便携性和安装维护方便等优点得到了广泛的应用。目前国内的超声波流量计在精度、硬件电路设计和稳定性等方面都与国际先进水平存在一定差距，因此设计一款在仪器结构和硬件电路进行改善和发展的流量计，符合我国的测量技术需求。首先

3、，论文阐述了超声换能器的基本原理、性能指标及超声换能器的设计。分析了声波在均匀管流中的传播特性的数学描述及时差法测量原理，对时差法测流量的原理进行了研究，深入分析了流体在圆管内的速度分布，推导出了非理想流场中流量修正系数K的计算方法，从而减少了流场对测量结果的影响，提高了测量精度。其次，本文设计了应用时差法测量原理的硬件电路，选择TDC．GP21作为高精度时间数字转换芯片，MSP430F4152作为主控芯片，简化了超声波发射接收模块的设计，完成了软件系统中主要流程图的设计及程序代码的编写。接着，完成了流量计硬件总体设计及实现方案，介绍了换能器的安装方式并就本设计所使

4、用的“U”型换能器安装方式进行介绍。最后，试制了超声波流量计样机，介绍了超声波流量计性能要求，并根据检定规程对样机进行标定实验。关键字：超声波流量计，TDC．GP21，MSP430F4152，时差法测量原理，超声换能器AbstractUltrasonicflowmeterisainstrumenttochangethepropagationvelocityoftheultrasonicbeamintubefilledwithfuidwhichmeasuresthevolumeoffluid．Ultrasonicflowmeterduetothenon．contact

5、measurement，thecommonuse，suchashi【ghtemperatureandpressure，measuringhigh-viscosityfluidsorgases，foravarietyofdiameters，intelligent，miniaturization，portabilityandeasyinstallationandmaintenance，etc．haswidelyapplications．Currentlythemeasurementaccuracy，thehardwarecircuitdesignandstability

6、areshortcomingsofdomesticultrasonicflowmeter，therearesometechnicalgapwiththeintemationaladvancedlevel，therefore，designakindoftheflowmeteristoimprovethecircuitsystemandtheinstrumentstructure，inlinewiththedevelopmentneedsofourmeasurementtechniques．Firstofall，thispaperdescribesthebasicpri

7、ncipleofultrasonictransducerandthebasicperformanceindexoftheultrasonictransducer．Analysisthemathematicaldescriptionofsoundwavesinuniformstreampropagmioncharacteristicsinthetubeandthemeasuringprincipleoftimedifferencemethod，thealgorithmoftimedifferencemethodmeasuringflowWasstudied，ana