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智能超低功耗超声波热量计量系统设计

作　者: 李微
导　师: 张波
学　校: 宁夏大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 超声波热量表 TDC-GP2 MSP430单片机时差测量
分类号: TH81
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

超声波热量表是用于测量及显示供热系统中流体经热交换系统所释放或吸收热量的仪表。超声波热量表是由超声波流量计、温度测量模块、积分仪三部分构成,通过测量所得的流体流量数据和供、回水管道的温差值可计算出用户从热交换系统所得到的热量。目前国内生产的超声波热量表在运行稳定性和计量准确性方面还存在着不足,有待于进一步完善。本文介绍了以超低功耗单片机MSP430为核心的超声波式热量表的具体设计。采用高精度时间测量芯片TDC-GP2实现超声波的传输时间测量和温度测量。MSP430系列的单片机具有多种低功耗工作方式,它作为热量表的核心部件,搭配高精度TDC-GP2寸间测量芯片使用,能够达到低功耗的运行。本文介绍了通过硬件电路设计和软件编程设置两种方式有效地降低热量表的功耗的方法。本文阐述了MSP430单片机和TDC-GP2芯片的通信、热量表测量原理和微功耗的实现方法。超声流量测量技术提供了一种无阻碍式的测量方法,它是一种低压降和低功耗以及高精度的测量流量的方法。这是一种将温度测量与超声流量测量相结合的户用超声式热量表。与传统的热量表相比,它克服了易损坏、精度低等缺陷。通过利用微控制器的休眠模式等方法,能大幅降低仪表系统的功耗。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章引言  7-11
  1.1 课题的研究背景及意义  7
  1.2 国内外研究现状  7-8
  1.3 超声波热量表概述  8-9
  1.4 课题研究的主要内容  9-10
  1.5 拟采用的研究方法和技术路线  10
  本章小结  10-11
第二章超声波流量检测技术研究  11-26
  2.1 超声波流量检测方法介绍  11
  2.2 超声波流量测量  11-14
  2.3 流速分布修正系数K  14
  2.4 流速分布修正系数的处理  14-15
  2.5 温度对超声波流量测量的影响  15-17
  2.6 超声波传播时间测量技术研究  17-20
  2.7 超声波信号处理  20-23
  2.8 时差法超声波流量计测量的误差分析  23-25
  本章小结  25-26
第三章温度测量与热量算法  26-35
  3.1 温度测量的方法  26
  3.2 温度传感器的选择  26-27
  3.3 温度测量原理  27-29
  3.4 温度测量的实现  29-32
  3.5 热量算法的设计  32-34
  本章小结  34-35
第四章系统硬件设计  35-48
  4.1 超声波换能器  35
  4.2 超声波换能器设计  35-36
  4.3 硬件系统设计  36-46
  4.4 热量表的计量精度  46-47
  本章小结  47-48
第五章超声波热量表系统软件设计  48-60
  5.1 软件设计平台分析  48
  5.2 低功耗模式软件设置  48-51
  5.3 TDC-GP2温度流量测量软件设计  51-52
  5.4 软件主程序设计  52-57
  5.5 单片机仿真调试  57-59
  本章小结  59-60
第六章结论与展望  60-61
参考文献  61-63
致谢  63-64
附录  64-68
个人简介  68

智能超低功耗超声波热量计量系统设计

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