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超声波流量计是随着IC技术迅速发展而开始得到实际应用的一种非接触式仪表。在测量气体领域,应用最广泛的测量方法是时差法。时差法超声波流量计是通过测量超声波信号在气体中顺流和逆流传播时间之差来反映流体流速的,它具有运行稳定,非接触测量,计量准确可靠,无压力损失,节约能源等特点,是一种非常理想的节能型流量计,具有很大的应用前景。本课题是泉州日新流量仪器仪表公司投资,经过大量的调研和分析,对国内外各种超声波流量计进行比较分析,研制出具有先进水平的多声道超声波气体流量计。首先对超声波流量计进行了整体的介绍,然后分析了时差法超声波流量计的工作原理、超声波信号检测原理,并对超声波传感器的特性进行了介绍,经过分析选择了200KHz的超声波传感器。接着介绍了本课题的总体设计,本课题选择单片机+FPGA方案,单片机对整个系统进行控制和数据采集分析,FPGA主要是进行高精度计时,本课题选用的LPC936单片机内部集成了很多模块,简化了电路设计,同时也提高了系统的稳定性。本课题中选用的FPGA是ALTERA公司CycloneII系列的EP2C5Q208C8,FPGA中高速计时电路模块的设计保证了系统测量的高精度。本课题硬件电路的设计中主要是自动增益控制电路设计,该电路保证了超声波接收信号的稳定性,对后面信号进一步处理起到很重要作用。本课题中另外一个重要的部分是单片机程序的编写,单片机程序模块主要有超声波信号的发射接收,自动增益控制,与FPGA数据传输,数据分析等等。程序采用模块化编程,方便升级和调试,很好地完成了单片机的核心控制作用。整个系统调试完成后,在泉州日新流量仪器仪表公司的气体检定室进行检定,实验结果表明,本课题设计的多声道超声波气体流量计工作稳定可靠、测量精度高,综合性能达到了预先设定的设计目标。