超聲波流量計 超聲波換能器性能開發(fā)及設(shè)計與實現(xiàn)三十五
4.1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
根據(jù)3.2節(jié)中超聲波換能器性能檢測系統(tǒng)的設(shè)計方案,(超聲波流量計)系統(tǒng)以FPGA為控制核心,以USB2.0實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,在LabVIEW環(huán)境下開發(fā)應(yīng)用程序。系統(tǒng)硬件包括信號接收與調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、存儲電路、配置電路、JTAG電路、USB接口電路、電源電路等。超聲波換能器性能檢測系統(tǒng)總體硬件框圖如圖4.1所示,FPGA采用的是Xilinx公司的FPGA芯片XC2S50.PQ208,配置芯片采用的是XCF01S,A/D轉(zhuǎn)換控制器采用的AD9201,SRAM采用的是IDTlV416,USB接口芯片采用的是Cypress公司FX2系列的CY7C68013。
超聲波換能器性能檢測系統(tǒng)的工作過程為:換能器的振動信息由壓電加速度傳感器將加速度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號:電壓信號經(jīng)過信號接收與調(diào)理后進入高速A/D轉(zhuǎn)換器AD9201的轉(zhuǎn)換通道;FPGA控制器XC2S50對來自AD9201轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)字信號量進行采集和數(shù)據(jù)預(yù)處理,然后通過USB2.0協(xié)議與PC機進行數(shù)據(jù)、指令以及狀態(tài)信息的傳遞與交流;在PC機用戶應(yīng)用程序中綜合分析所采集到的數(shù)據(jù),經(jīng)過合理的算法處理,最終得到性能參數(shù)檢測結(jié)果,以數(shù)據(jù)或曲線的形式顯示出來,同時對重要的數(shù)據(jù)記錄存儲。