基于Nios Ⅱ高精度超声波流量计的研究

为了提高智能水表的测量精度,设计了一款基于Nios Ⅱ的高精度超声波流量计。该设备在一块芯片上集成CPU、DSP和FPGA的功能,使用高精度时间数字转换芯片TDC-GP22完成计时功能,有效地提高了系统的集成度和稳定性。系统使用时差法测量液体流速,使用TDC-GP22和DSP Builder分别完成平滑滤波和卡尔曼滤波。测量精度较高,具有良好的应用前景。     

基于时差法和TDC-GP2的超声波流量测量方法

时差法超声波流量计是通过测量超声波在流体中的顺逆流传播时间差值而计算出流量值的,故传播时间差值的高精度测量是流量测量系统的关键。为了提高时间测量的精度,文中选用了TDC-GP2高精度时间测量芯片。该文详细介绍了基于TDC-GP2芯片的时差法超声波流量测量原理以及相应硬件测量电路的具体实现方法。经实验验证,用本方法测量流量其测量精度和分辨率均较高,有望推广应用。     

应用TDC-GP21的户用超声波热量表设计

为解决户用超声波热量表对热量的高精度计量,在对户用超声波热量表流量测量方案及工作原理分析基础上,提出应用时间数字转换器TDC-GP21实现时间和温度的高精度、低功耗测量方案,并且完成了以MSP430低功耗单片机为核心的系统硬件、软件设计,实现了高精度、低功耗、低成本的户用超声波热量表设计。该方案所体现的设计思路不仅适用于户用超声波热量表,对其它大口径、大流量超声波热量表同样具有参考意义。     

基于TDC-GP22的超声波渡越时间测量方法研究

介绍了采用TDC-GP22用于超声波气体流量计信号接收和渡越时间(TOF)检测的实现方法。针对超声波信号接收电路,设计了带通滤波放大电路进行噪声抑制和放大处理,采用高速模数转换器(ADC)和数字电位器设计了增益控制电路,实现了对超声波接收信号的自动增益控制(AGC);针对超声波渡越时间检测,设计了阈值比较电路和高精度TDC-GP22时间检测电路。利用噪声阈值门限对TDC-GP22进行动态使能,避免了噪声引起的误检测。在音速喷嘴气体流量标准装置上进行了流量标定试验,试验结果证明了本测量系统具有良好的测量精度和测量稳定性。     

在线超声波流量监测系统设计及其应用

为解决地源热泵系统中的进出水流量测量,设计研究基于超声波时差法原理的非接触式在线流量监测装置。系统以STM32F407 ZE为主控制器,定时采集流量、完成数据封包、加密和远端服务器交互任务;以MSP430F2618为流量测量控制器,采用时差法以TDC-GP22精准测量超声波在介质中传播时间,实现管道流体流速、流量实时监测。系统测试结果实现流量数据测量及上传存储到远端服务器,满足地源热泵系统流量监测需求。     

基于超声波的八路巡检流量计设计

在流量测量中,超声波测流量以其非接触测量方式、智能化以及测量范围广等优点被广泛应用。针对超声波流量测量的优点,该设计开发了一套八路巡检的超声波时差法流量测量装置,该测量装置采用了主控制器STM32和高精度计时芯片TDC-GP21,通过对信号的升压发射处理和八路测量通道的切换,用以测量小管径、低流速、单向流体的管道内流量。该测量装置采用高压驱动超声波换能器,提高了装置的抗干扰能力,大大减少了使用成本,并且通过软件的方法有效地抑制了流量装置的零点漂移,提高了测量装置的计量精度。     

基于时差法的外夹式超声波流量检测系统的设计与实现

外夹式超声波流量计因具有无需破坏管道、便于安装、维护成本低等优势,而广泛应用于石油传输、流量跟踪、给排水等测试领域。设计了一种基于时差法的外夹式液体超声波流量检测系统,采用FPGA与单片机结合的系统架构,其中单片机负责数据的处理、显示和输出,FPGA负责逻辑控制以及为硬件电路提供驱动信号,TDC-GP22高精度计时芯片用来测量超声波的渡越时间。采用DAC电路实现可变甄别信号基准技术。最后,搭建了外夹式超声波流量计测试平台,试验结果表明,研制的样机有效地提高了超声波流量计的测试精度,在层流区误差小于4%,在湍流区误差小于2%。     

最新时间数字转换器TDC-GP22原理与应用经验

TDC-GP系列芯片是以时间数字转换器为核心的一种测量芯片。它可以精确地测量两个脉冲之间的时间间隔。该系类芯片同时具有温度测量功能,使之非常适合应用于超声波流量测量和热量测量领域。本文介绍了已进入市场的最新的TDC-GP芯片TDC-GP22的时间测量原理和其具有的最新改进,并总结了几点应用经验。     

基于TDC-GP22高精度低功耗超声波热量表的设计

基于新型的高速时间数字转换芯片TDC-GP22,利用时差法测量原理,设计了一款高精度低功耗的超声波热量表。为提高测量精度,采用W反射式超声波热量表基表实现流量的测量;为实现低功耗,采用MSP430系列单片机作为主控芯片,实现对外围电路的控制及数据处理。TDC-GP22的测量单元主要完成超声波传输时间和进、出口温度的测量。在A类环境下对多组热量表的测试结果表明:该热量表准确度高,流量误差能控制在1%以内,静态工作电流≤9μA,性能稳定,具有广阔的应用前景。     

一种高精度超声波热量表的研制

热计量收费是供热供暖行业一个亟待解决的问题,超声波热量表提供了一种可行的技术手段。介绍了一种基于时差法的高精度超声波热量表设计方案。根据理论分析,把计算热量的两个关键参数:流量和温度的测量转换成对时间的测量。选用低功耗单片机作为微控制器,利用高精度时间测量芯片TDC-GP21完成对时间的测量,实现了数据的采集、计算、显示和传输功能。为保证测量精度,设计了超声波换能器性能检测装置,提出了一种换能器测试原理,并对换能器和热量表的测试结果进行了分析。测试结果表明该超声波热量表运行稳定可靠,具有良好的应用前景。     

基于CPLD的DSP单元外围控制枢纽的设计

数字信号处理器(DSP)以其数据处理功能强大的特点在嵌入式设备中得到广泛应用,作为设备数据处理核心的DSP,往往需要多种外设的协同工作。而DSP本身接口有限,且片内资源应尽量集中于核心运算功能,故需引入外部控制与协调模块。文中实现了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的控制与协调模块,协助DSP芯片TMS320C6713进行逻辑控制和时序协调,从而实现具备完整存储、通讯、复位功能的数据处理单元,并应用于一个超声波流量检测系统,保证了系统的精确信号采样和高速数据处理。     

基于DSP+FPGA结构图像处理系统设计与实现

为了实现视频图像的实时处理，采用基于DSP FPGA的线性流水阵列结构，用现场可编程门阵列FPGA对采集的视频数字图像做预处理，并结合大规模可编程逻辑阵列CPLD进行逻辑控制，实现了视频图像的采集和目标提取的视频数字图像处理系统。介绍了该视频图像处理系统的硬件组成、工作原理和各种视频跟踪算法的应用。该系统与计算机联结，配以适当的图像处理软件和开发系统，即可形成一个通用的实时图像处理平台。     

CPLD在电力系统微机保护装置中的应用

针对采用DSP和单片机设计的电力系统微机保护装置中DSP输入输出扩展口较少、电路设计复杂的问题,采用CPLD器件EPM7128设计了该微机保护装置的开入开出量扩展电路、握手信号电路、数据通信电路、频率测量电路等逻辑电路,着重介绍了CPLD在双CPU通信中的设计与实现。仿真结果验证了CPLD逻辑电路的正确性;在微机保护装置中的应用也表明了CPLD逻辑电路的灵活性与稳定性。     

分布式光纤测温系统及高速数据采集与处理

分布式光纤测温系统是一种用于实时测量空间温度场分布的传感器系统。介绍了一种以数字信号处理器(DSP)为核心,以并行高速流水线式A/D转换器、先入先出队列芯片(FIFO)、可编程逻辑器件(CPLD)为主体的分布式光纤测温系统。其数据采集速率每秒可达10×107次,空间分辨力达1m,温度分辨力为1℃,并能直接在主机中解调出温度数据。     

宽量程的气体超声测量

研究了一种针对管径和流量变化范围大的气体的超声流量测量系统的设计。利用传统流量计的原理．结合微弱信号处理技术和目前先进的CPLD高频电路设计技术，针对高精度、宽量程的要求，设计出具有数字AGC自动增益控制和纠错系统、高频计数系统在内的新型气体超声波流量计，它还具有主从处理器并行工作结构和多种输出方式。最后给出了该系统在实验室环境中测试的结果。     

数字图像处理算法评估系统的硬件设计

为了能对不同的数字图像处理算法进行评估,采用了USB2．0总线技术传送数字图象数据到数字图像处理系统,在硬件设计上采用DSP＋FPGA来完成图像处理任务。整个系统具有处理能力强,重现性好,能完成各种图像处理算法评估。     

CPLD在超声波流量测量系统中的应用

研究了复杂可编程逻辑器件(CPLD)在超声波流量测量系统中的应用。采用高性能的CPLD代替分立元件,实现了液体流量的高精度测量。实验结果表明:应用CPLD技术产生了准确的驱动控制信号,得到了高精度的传播时间计数值,简化了整个电路的设计,提高了系统的稳定性和抗干扰能力。     

高速数字信号技术在钢轨超声探伤仪中的应用

针对目前我国在钢轨超声探伤仪的落后现状,提出一种以单片机＋DSP＋CPLD为核心的高速数字信号处理技术,利用该技术研制的数字式钢轨超声探伤仪很好的解决了单处理器在处理与传输等方面的不足,使波形稳定度完全达到了铁道部的规定,探伤速度,精度等方面也有了很大的提高,并且实现了回波存储和重放、报警处理、轨型选择等等功能,满足了便携式钢轨探伤仪的实际需求.     

CPLD在DSP多分辨率图像采集系统中的应用

基于嵌入式系统中对图像实时采集的需要，设计了一种以CPLD和DSP器件为核心的多分辨率图像采集处理系统，提出一种由CPLD控制图像的行、场信号延时，奇偶数据分离存储来得到不同分辨率的图像数据的方法。全文分别就数据采集的逻辑功能设计；总线逻辑切换设计；CPLD逻辑功能仿真验证等进行了详细介绍。