便攜式超聲波流速儀的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、我國是一個(gè)嚴(yán)重干旱缺水的國家，人均水資源擁有量為2300立方米，但是我國的用水量是世界上最多的。我國水資源分布情況的統(tǒng)計(jì)還不是十分完善，所以需要詳細(xì)的記錄水資源的分布和流向，這對(duì)城市用水、工業(yè)發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)及生物多樣性起著重要作用。因?yàn)楝F(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快和發(fā)展智慧城市已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閲覒?zhàn)略的影響，所以采用超聲波準(zhǔn)確測(cè)量流速對(duì)研究水資源的流向和分布具有十分重要的意義。
　　本文采用超聲波測(cè)量法測(cè)量流速具有不破壞流場(chǎng)、測(cè)量速度

2、快、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，目的是研究與設(shè)計(jì)出一套便攜、智能、高精度、節(jié)能、高穩(wěn)定性、使用環(huán)境廣泛的流速測(cè)量?jī)x。設(shè)計(jì)分為傳感器部分和手持端部分，傳感器測(cè)量水域的流速、溫度、深度等參數(shù)，手持端對(duì)收集到的水域數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和存儲(chǔ)。
　　結(jié)合國內(nèi)外流速測(cè)量的最新研究動(dòng)態(tài)，利用聲學(xué)多普勒原理和數(shù)字芯片技術(shù)，提出了超聲波測(cè)量方法。傳感器設(shè)計(jì)以STM32F407為內(nèi)核，外圍電路為超聲波發(fā)射、接收電路，手持端以STM32F103為內(nèi)核，具有數(shù)據(jù)顯示、

3、存儲(chǔ)、GPRS遠(yuǎn)傳和4-20mA的功能，完成了便攜式超聲波流速儀的整體硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件支持部分，完成了流速核心算法ZoomFFT變換的編寫及優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了手持端各項(xiàng)功能的底層驅(qū)動(dòng)。文章詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)原理和計(jì)算公式，軟硬件設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，聯(lián)合調(diào)試的具體要求和步驟，并將實(shí)際環(huán)境中得到的數(shù)據(jù)結(jié)果與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行對(duì)比。
　　在實(shí)驗(yàn)室理想環(huán)境下對(duì)設(shè)備進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試，之后在河流中進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，并對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較，最終計(jì)算得出的流速