基于NIOSⅡ的在线实时互相关器的研究

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1、内蒙古科技人学硕十学位论文摘要在自然界和工业生产过程中普遍存在着两相流及多相流动体系．由于两相流动中各相间存在着分相含率和相对运动速度的差异以及界面效应，致使其流动特性远比单相流复杂，相应地两相流参数检测的难度也较大．互相关技术在理论上可用来测量任何流体系统的流量，且测量范围很宽，因而为解决两相流系统测试问题提供了一种强有力的技术手段．在互相关流量测量技术中，人们把能否研制成功价格低廉、运算快速、功能齐全的在线流量测量用互相关器，看作是相关流量测量技术在工业过程中推广应用的关键．为了解决这个问题，不少研

2、究工作者付出了巨大的努力．随着微电子技术的迅速发展，近年来，在线流量测量用相关器的研制取得了很大的成功．本文提出了一种基于NiosII嵌入式软核处理器的互相关器实现方法．利用Altera公司的CycloneII系列FPGA芯片EP2C20Q240C8，在设计软件QUARTUSII中使用SOPCBuilder搭建了一个基于NiosII的软核处理器。此软核处理器主要作用是控制A／D芯片采样和上、下游流动噪声信号的数据存储，并实现对存储器中的上、下游的采样数据进行互相关运算，经峰值搜索、流速计算即可得到流体流

3、速。本设计中互相关算法核心程序在NiosIIIDE软件开发环境中用C语言实现，成功编译后，下载到NiosII嵌入式软核处理器中。本设计包括A／D采样控制模块、互相关算法模块及结果显示等功能模块，各模块功能在NiosII嵌入式开发板上调试J下确。并通过Matlab软件验证了互相关算法的正确性。关键词：互相关技术；两相流；嵌入式系统：NIOSII：SOPCBuilder内蒙古科技人学硕十学位论文AbstractTw0．phaseflowsystemandmultiphaseflowsystemcommonl

4、yexistinnatureandindustrialproduction．Becauseofthedifferencesinbothphasevolumefractionsandrelativemovementspeeds．aswellastheinterfaceeffectsintwo-phaseflows．itsflowcharacteristicsarefarmorecomplexthanthatinsinglephaseflows．Thisaddsdimcultiestothemeasurem

5、entoftwo—phaseflowparameters．Theoretically．thecross．correlationtechniquescanbeusedtomeasuretheflowofanyfluidsystem．anditiSremarkableforitwidemeasuringrange，thus，itprovidesgreatsupportforsolvingtheproblemsinrelatedmeasurementinthetwo-phaseflowsystem．Inthe

6、crosscorrelationflowmetertechnique，thesuccessfuldesignofinexpensive，fastandfullyfunctionalcrosscorrelatorsforon．1inemeasurementofflowshasbeenconsideredakeyfactorinthepopularizationandapplicationofthistechniqueinrelatedindustry．Tosolvethisproblem，muchrese

7、archhasbeendone，andconsequently,withtheboomingmicroelectronics．greatsuccesshasbeenachievedinthisfieldinrecentyears．ThjSpaperproposesanimplementationmethodofcrosscorrelators．whichiSbasedontheembeddedsoft．coreprocessorNiosII．Morespecifically,FPGAchipEP2C20

8、0240C8SOPCofCycloneIIseriesofAlteraCorporationiSused，andaidedbvSOPCBuilder,asoft．coreprocessorbasedontheembeddedsoft．coreprocessorNiosIIhasbeensetupinthedesignofthesoftwareofQUARTUSII．Themainfunctionofthesoft．coreprocessor