超声波多普勒流量计的设计

针对传统的超声波多普勒流量计存在的精度低、稳定度差、动态响应慢的问题,研制了一种新型的超声波多普勒流量计。硬件部分主要设计了超声波换能器的发射与接收电路、功率放大与滤波电路、混频电路以及STM32F4及其外围器件。采用STM32F4作为超声波多普勒流量计的主控芯片,STM32F4采用Cortex-M4内核,其内置硬件FPU单元,在数字信号处理方面还增加了DSP指令集,使得它在数字信号处理方面的能力得到大大的提升。在硬件电路中选用高精度的DDS芯片产生基准信号来驱动超声波换能器。在频移信号处理方面,采用中频解调技术将频移信号解调到10 k Hz,提高了系统测量的稳定度以及对流速变化的响应速度。运用快速傅里叶变换算法(FFT)对STM32F4采集到的频移信号进行频谱分析,有效地提高了超声波流量测量系统的精度,并以matlab为分析工具对采集到的多普勒频移信号进行频谱分析,从而得到其频率的变化。