超声波流量计是一种非接触式仪表,与传统的流量计相比,具有机械结构简单,测量过程不受温度、压力、密度等一些外部参数的影响等优点,广泛应用于天然气、石油和自来水控制等工业和生活领域。普通的超声波流量计是基于单片机信号处理系统,近20年来随着集成电路和数字信号处理技术的飞速发展,基于DSP芯片的超声波流量计应用越来越多。与以往的超声波流量计相比,它解决了通过硬件电路进行测量的瓶颈,提高了测量精度,可通过一个DSP芯片完成控制、计时和检测的多重任务,大大地简化了系统电路。本课题是基于TI公司的一款DSP芯片TMS320F28335来实现超声波流量计测控平台的开发。该平台的硬件数字电路部分主要是以这款芯片为核心,完成控制、高精度计时、自动增益算法和超声波信号到达时刻检测等。模拟部分主要有原始信号的放大电路、二阶有源滤波电路、自动增益电路和电压调整电路等。整个电路系统中有模数混合信号,要通过合理布局PCB板,有效地消除干扰噪声。在TMS320F28335内部使用了多项式拟合算法来替代原有的自动增益控制算法,保证每次被采样的超声波信号的幅值基本一样。在保证计算精度的条件下,提高了计算速度,减少了对芯片内部CPU的利用。还设计出了基于拉格朗日插值法的超声波信号的到达时刻检测算法,提高了到达时刻的检测精度,进而提高了通过计算得出的流体瞬时流速和流量。本课题完成了对超声波流量计的理论研究和验证、软硬件设计、算法误差分析和整机调试,达到了要求的测量精度,完成了设计的预定目标,并给出了测控平台的改进建议。基于DSP的超声波流量计具有较大的市场潜力和广阔的应用前景。