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气体超声波流量计具有测量精度高、无压损、量程比大、适用于大口径等优点。但是,超声波换能器的声阻抗与气体的声阻抗差异较大,导致超声波透射率较低,换能器接收到的超声波信号非常微弱,有时甚至淹没在噪声中,严重影响仪表的测量精度和量程比。我们课题组在2011年到2014年研制了双声道气体超声波流量计,取得较好的实验结果,达到1级测量精度要求。为了提高气体超声波流量计的测量精度,本文研制基于FPGA和DSP双核心的四声道气体超声波流量计硬件系统,并对硬件系统中选通方式、收发方式、供电电源、FPGA工作模式进行深入研究。硬件系统由发射/接收信号通道切换电路、驱动信号生成与放大电路、回波信号调理与采集电路、时序控制与信号处理电路、人机接口、串口通讯和电源电路组成。在驱动信号选通方式方面,采用固态继电器取代原有的场效应管对驱动信号进行选通,完成了低压侧选通到高压侧选通的转变,提高了器件的利用率,并减小了通道间的串扰。在收发方式方面,通过同时选通两路驱动信号和接收两路回波信号,并改进高速DAC和高速ADC工作模式,从而提高系统的实时性和仪表的测量精度。改进了FPGA工作模式,采用Altera公司cyclone IV系列FPGA配合TI的TMS320F28335实现高速DAC和ADC的驱动控制和数据存储以及数字信号的实时处理。按顺序对八路换能器进行激励,并存储回波信号,有效地缩短了整个流程的工作时间,提高了系统的实时性和仪表的测量精度。在供电电源方面,详细分析系统的供电需求,对电源带载能力、电压纹波以及接地技术进行了深入研究,完成供电电源的设计,满足了系统要求。完成了整个硬件系统的电路设计和PCB版图的绘制,进行了硬件调试,并配合软件完成了整个系统的调试,实现了气体流量的测量。为了验证上述四声道气体超声波流量计系统的有效性,在重庆计量质量检测研究院进行了气体流量标定实验。标定结果表明,本文研制的四声道气体超声波流量计示值误差为0.2%,重复性为0.04%,远优于《JJG1030-2007超声波流量计检定规程》中对1级精度气体超声波流量计的要求。