标题超声波流量计的数字化控制以及技术应用

超声波流量计超声波发生器应用技术一般有三种形式：

　　1、超声波流量计采用AVR高档单片机控制 单片机是一种在一块芯片上集成了CPU.RAM/ ROM、定时器/计数器和I/O接口等单元的微控制芯片， 具有速度快，功能强、效率高、体积小，性能可靠、抗干扰能力强等优点，在各种控制系统中应用广泛。一般作为整个电路的主控芯片运行，完成多种综合功能。配合D/A转换器和MOSFET功率模块实现脉宽调制.另外，单片机还具有对过流，过热。欠压等情况的中断保护以及监控功能。 单片机控制克服了模拟电路的固有缺陷，通过数字化的控制方法，得到高精度和高稳定度的控制特性，并可实现灵活多样的控制功能。

　　2、超声波流量计采用DSP控制 数字信号处理器{DSP}是近年来迅速崛起的新一代可编程处理器。其内部集成了波特率超声波发生器和FiFO缓冲器，提供高速同步串口和标准异步串口，有的片内还集成了采样/保持和A/D转换电路，并提供PWM信号输出。与单片机相比，DSP具有更快的CPU。更高的集成度和更大容量的存储器。 DSP属于精简指令系统计算机（Risc），大多数指令都能在一个周期内完成并可通过并行处理技术，在一个指令周期内完成多条指令。同时，DSP采用改进的哈佛结构，具有独立的程序和数据空间，允许同时存储程序和数据。单片机的ALU只能做加法，而乘法则需 要由软件来实现，因而需要占用较多的指令周期，速度比较慢。与16位单片机相比。DSP执行单指令的时间快8—10倍，一次乘法运算时间快16-30倍。在超声波发生器中。DSP可以完成除功率变换以外的所有功能，如主电路控制、系统实日十监控及保护虽然DSP有着许多优点，但是它也存在一些局限性，如采样频率的选择、PWM信号频率及其精度、采样延时、运算时间及精度等。这些因素会或多或少地影响超声波流量计电路的控制性能。

　　3、超声波流量计采用FPGA控制 现场可编程门阵列（FPGA）属于可重构器件，其内部逻辑功能可以根据需要任意设定，具有集成度高、处理速度快。效率高等优点。其结构主要分为三部分：可编程逻辑块、可编程I/O模块、可编程内部连线。所以一片FPGA就可以实现非常复杂的逻辑.替代多块集成电路和分立元件组成的电路。它借助于硬件描述语言（VHDL）来对系统进行设计，采用三个层次（行为描述、PJL描述、门级描述）的硬件描述和自上至下（从系统功能描述开始）的设计风格，在可靠性、体积、成本上具有相当优势.比较而言，DSP适合取样速率低和软件复杂程度高的场合使用;而当系统取样速率高（MHz级），数据率高（20MB/s以上）、条件操作少、任务比较固定时，FPGA更有优势。

　　两种或两种以上液体作管道混合工艺时，若在混合未均匀前即进入流量传感器进行流量测量，输出信号亦会产生波动。

　　电极材质与被测介质选配不善，产生钝化或氧化等化学作用，电极表面形成绝缘膜，以及电化学和极化现象等，均会妨碍正常测量。

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