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1、检测技术与自动化装置专业毕业论文检测技术与自动化装置专业毕业论文 精品论文精品论文 基于基于 CPLDCPLD 的低的低功耗数字涡街流量计研究功耗数字涡街流量计研究关键词：涡街流量计关键词：涡街流量计 查找表查找表 涡街测量涡街测量 仪表系数仪表系数 最小二乘法最小二乘法 样条插值样条插值 线性线性 插值插值摘要：涡街流量计因其介质适应性强，无可动部件，结构简单、使用寿命长等 诸多优点，在许多行业得到了广泛应用。而在低流速下，涡街测量就凸显出了 它的不足，涡街仪表系数呈现出明显的非线性。传统的涡街流量计采用模拟电 路处理的方法，在正常流量范围内，涡街信号稳定、测量准确、实时性强；而 在小流量时
2、，虽然涡街信号仍可测，但由于仪表系数线性度变差，造成实际测 量下限比较高，量程比小，一般仅为 1：10。以单片机和 DSP 技术为核心的数 字涡街流量计，在高端应用中可有效扩展测量下限，但复杂程序算法引入的不 可靠性、非实时性与器件高功耗的问题，在一定程度上制约了它在低端领域的 发展。 鉴于上述模拟与数字涡街流量计具有的优势以及存在的不足，课题提 出基于 CPLD 的仪表系数修正方案。该方案采用了传统的模拟涡街与 CPLD 主控 芯片相结合的硬件结构，运用查找表的方法，对非线性涡街仪表系数进行修正， 以改善整个量程范围内的仪表线性度。在非线性曲线拟合方法上，分析比较了 线性插值、三次样条插值与
3、最小二乘法三种常用方法，最终采用三次样条插值 法进行拟合，同时基于该曲线的拟合及修正方法，设计了查找表自动生成与资 源优化的 Matlab 上位机程序。 本课题成功实现了低功耗设计，通过多种降 耗措施，将系统整体电流降至 3.48mA，实现了 420mA 两线制电流输出的功耗 指标。 该数字涡街系统在天津大学水流量实验装置上进行了大量的实验，结 果表明该系统在提高精度的同时，降低了测量下限，克服了仪表系数的非线性， 最终扩展了量程比，量程比可达 1：26.4。 课题研究的基于 CPLD 的数字涡 街流量计既保持了模拟涡街稳定可靠、实时性强的优点，又具备了数字涡街测 量下限低、量程比高的特点，并
4、成功实现了低功耗设计，具有很高的实用价值。正文内容正文内容涡街流量计因其介质适应性强，无可动部件，结构简单、使用寿命长等诸 多优点，在许多行业得到了广泛应用。而在低流速下，涡街测量就凸显出了它 的不足，涡街仪表系数呈现出明显的非线性。传统的涡街流量计采用模拟电路 处理的方法，在正常流量范围内，涡街信号稳定、测量准确、实时性强；而在 小流量时，虽然涡街信号仍可测，但由于仪表系数线性度变差，造成实际测量 下限比较高，量程比小，一般仅为 1：10。以单片机和 DSP 技术为核心的数字 涡街流量计，在高端应用中可有效扩展测量下限，但复杂程序算法引入的不可 靠性、非实时性与器件高功耗的问题，在一定程度上
5、制约了它在低端领域的发 展。 鉴于上述模拟与数字涡街流量计具有的优势以及存在的不足，课题提出 基于 CPLD 的仪表系数修正方案。该方案采用了传统的模拟涡街与 CPLD 主控芯 片相结合的硬件结构，运用查找表的方法，对非线性涡街仪表系数进行修正， 以改善整个量程范围内的仪表线性度。在非线性曲线拟合方法上，分析比较了 线性插值、三次样条插值与最小二乘法三种常用方法，最终采用三次样条插值 法进行拟合，同时基于该曲线的拟合及修正方法，设计了查找表自动生成与资 源优化的 Matlab 上位机程序。 本课题成功实现了低功耗设计，通过多种降 耗措施，将系统整体电流降至 3.48mA，实现了 420mA 两
6、线制电流输出的功耗 指标。 该数字涡街系统在天津大学水流量实验装置上进行了大量的实验，结 果表明该系统在提高精度的同时，降低了测量下限，克服了仪表系数的非线性， 最终扩展了量程比，量程比可达 1：26.4。 课题研究的基于 CPLD 的数字涡 街流量计既保持了模拟涡街稳定可靠、实时性强的优点，又具备了数字涡街测 量下限低、量程比高的特点，并成功实现了低功耗设计，具有很高的实用价值。涡街流量计因其介质适应性强，无可动部件，结构简单、使用寿命长等诸多优 点，在许多行业得到了广泛应用。而在低流速下，涡街测量就凸显出了它的不 足，涡街仪表系数呈现出明显的非线性。传统的涡街流量计采用模拟电路处理 的方法
7、，在正常流量范围内，涡街信号稳定、测量准确、实时性强；而在小流 量时，虽然涡街信号仍可测，但由于仪表系数线性度变差，造成实际测量下限 比较高，量程比小，一般仅为 1：10。以单片机和 DSP 技术为核心的数字涡街 流量计，在高端应用中可有效扩展测量下限，但复杂程序算法引入的不可靠性、 非实时性与器件高功耗的问题，在一定程度上制约了它在低端领域的发展。 鉴于上述模拟与数字涡街流量计具有的优势以及存在的不足，课题提出基于 CPLD 的仪表系数修正方案。该方案采用了传统的模拟涡街与 CPLD 主控芯片相 结合的硬件结构，运用查找表的方法，对非线性涡街仪表系数进行修正，以改 善整个量程范围内的仪表线性
8、度。在非线性曲线拟合方法上，分析比较了线性 插值、三次样条插值与最小二乘法三种常用方法，最终采用三次样条插值法进 行拟合，同时基于该曲线的拟合及修正方法，设计了查找表自动生成与资源优 化的 Matlab 上位机程序。 本课题成功实现了低功耗设计，通过多种降耗措 施，将系统整体电流降至 3.48mA，实现了 420mA 两线制电流输出的功耗指标。该数字涡街系统在天津大学水流量实验装置上进行了大量的实验，结果表明 该系统在提高精度的同时，降低了测量下限，克服了仪表系数的非线性，最终 扩展了量程比，量程比可达 1：26.4。 课题研究的基于 CPLD 的数字涡街流 量计既保持了模拟涡街稳定可靠、实时
9、性强的优点，又具备了数字涡街测量下限低、量程比高的特点，并成功实现了低功耗设计，具有很高的实用价值。 涡街流量计因其介质适应性强，无可动部件，结构简单、使用寿命长等诸多优 点，在许多行业得到了广泛应用。而在低流速下，涡街测量就凸显出了它的不 足，涡街仪表系数呈现出明显的非线性。传统的涡街流量计采用模拟电路处理 的方法，在正常流量范围内，涡街信号稳定、测量准确、实时性强；而在小流 量时，虽然涡街信号仍可测，但由于仪表系数线性度变差，造成实际测量下限 比较高，量程比小，一般仅为 1：10。以单片机和 DSP 技术为核心的数字涡街 流量计，在高端应用中可有效扩展测量下限，但复杂程序算法引入的不可靠性
10、、 非实时性与器件高功耗的问题，在一定程度上制约了它在低端领域的发展。 鉴于上述模拟与数字涡街流量计具有的优势以及存在的不足，课题提出基于 CPLD 的仪表系数修正方案。该方案采用了传统的模拟涡街与 CPLD 主控芯片相 结合的硬件结构，运用查找表的方法，对非线性涡街仪表系数进行修正，以改 善整个量程范围内的仪表线性度。在非线性曲线拟合方法上，分析比较了线性 插值、三次样条插值与最小二乘法三种常用方法，最终采用三次样条插值法进 行拟合，同时基于该曲线的拟合及修正方法，设计了查找表自动生成与资源优 化的 Matlab 上位机程序。 本课题成功实现了低功耗设计，通过多种降耗措 施，将系统整体电流降
11、至 3.48mA，实现了 420mA 两线制电流输出的功耗指标。该数字涡街系统在天津大学水流量实验装置上进行了大量的实验，结果表明 该系统在提高精度的同时，降低了测量下限，克服了仪表系数的非线性，最终 扩展了量程比，量程比可达 1：26.4。 课题研究的基于 CPLD 的数字涡街流 量计既保持了模拟涡街稳定可靠、实时性强的优点，又具备了数字涡街测量下 限低、量程比高的特点，并成功实现了低功耗设计，具有很高的实用价值。 涡街流量计因其介质适应性强，无可动部件，结构简单、使用寿命长等诸多优 点，在许多行业得到了广泛应用。而在低流速下，涡街测量就凸显出了它的不 足，涡街仪表系数呈现出明显的非线性。传
12、统的涡街流量计采用模拟电路处理 的方法，在正常流量范围内，涡街信号稳定、测量准确、实时性强；而在小流 量时，虽然涡街信号仍可测，但由于仪表系数线性度变差，造成实际测量下限 比较高，量程比小，一般仅为 1：10。以单片机和 DSP 技术为核心的数字涡街 流量计，在高端应用中可有效扩展测量下限，但复杂程序算法引入的不可靠性、 非实时性与器件高功耗的问题，在一定程度上制约了它在低端领域的发展。 鉴于上述模拟与数字涡街流量计具有的优势以及存在的不足，课题提出基于 CPLD 的仪表系数修正方案。该方案采用了传统的模拟涡街与 CPLD 主控芯片相 结合的硬件结构，运用查找表的方法，对非线性涡街仪表系数进行
13、修正，以改 善整个量程范围内的仪表线性度。在非线性曲线拟合方法上，分析比较了线性 插值、三次样条插值与最小二乘法三种常用方法，最终采用三次样条插值法进 行拟合，同时基于该曲线的拟合及修正方法，设计了查找表自动生成与资源优 化的 Matlab 上位机程序。 本课题成功实现了低功耗设计，通过多种降耗措 施，将系统整体电流降至 3.48mA，实现了 420mA 两线制电流输出的功耗指标。该数字涡街系统在天津大学水流量实验装置上进行了大量的实验，结果表明 该系统在提高精度的同时，降低了测量下限，克服了仪表系数的非线性，最终 扩展了量程比，量程比可达 1：26.4。 课题研究的基于 CPLD 的数字涡街
14、流 量计既保持了模拟涡街稳定可靠、实时性强的优点，又具备了数字涡街测量下 限低、量程比高的特点，并成功实现了低功耗设计，具有很高的实用价值。 涡街流量计因其介质适应性强，无可动部件，结构简单、使用寿命长等诸多优点，在许多行业得到了广泛应用。而在低流速下，涡街测量就凸显出了它的不 足，涡街仪表系数呈现出明显的非线性。传统的涡街流量计采用模拟电路处理 的方法，在正常流量范围内，涡街信号稳定、测量准确、实时性强；而在小流 量时，虽然涡街信号仍可测，但由于仪表系数线性度变差，造成实际测量下限 比较高，量程比小，一般仅为 1：10。以单片机和 DSP 技术为核心的数字涡街 流量计，在高端应用中可有效扩展
15、测量下限，但复杂程序算法引入的不可靠性、 非实时性与器件高功耗的问题，在一定程度上制约了它在低端领域的发展。 鉴于上述模拟与数字涡街流量计具有的优势以及存在的不足，课题提出基于 CPLD 的仪表系数修正方案。该方案采用了传统的模拟涡街与 CPLD 主控芯片相 结合的硬件结构，运用查找表的方法，对非线性涡街仪表系数进行修正，以改 善整个量程范围内的仪表线性度。在非线性曲线拟合方法上，分析比较了线性 插值、三次样条插值与最小二乘法三种常用方法，最终采用三次样条插值法进 行拟合，同时基于该曲线的拟合及修正方法，设计了查找表自动生成与资源优 化的 Matlab 上位机程序。 本课题成功实现了低功耗设计
16、，通过多种降耗措 施，将系统整体电流降至 3.48mA，实现了 420mA 两线制电流输出的功耗指标。该数字涡街系统在天津大学水流量实验装置上进行了大量的实验，结果表明 该系统在提高精度的同时，降低了测量下限，克服了仪表系数的非线性，最终 扩展了量程比，量程比可达 1：26.4。 课题研究的基于 CPLD 的数字涡街流 量计既保持了模拟涡街稳定可靠、实时性强的优点，又具备了数字涡街测量下 限低、量程比高的特点，并成功实现了低功耗设计，具有很高的实用价值。 涡街流量计因其介质适应性强，无可动部件，结构简单、使用寿命长等诸多优 点，在许多行业得到了广泛应用。而在低流速下，涡街测量就凸显出了它的不 足，涡街仪表系数呈现出明显的非线性。传统的涡街流量计采用模拟电路处理 的方法，在正常流量范围内，涡街信号稳定、测量准确、实时性强；而在小流 量时，虽然涡街信号仍可测，但由于仪表系数线性度变差，造成实际测量下限 比较高，量程比小，一般仅为 1：10。以单片机和 DS
