STM32与FPGA协同的超声波大流量气体流量计设计

本文主要探讨了基于STM32和FPGA的超声波气体流量计的设计与实现。超声波流量计是一种利用超声波在流体中传播的时间差来测量流体流量的非接触式测量技术，特别适用于大流量气体的精确测量。STM32作为微控制器，负责系统的实时数据处理和控制，而FPGA则提供了高度灵活和并行处理能力，用于优化超声波信号的接收、处理和计时。 文章的核心部分详细介绍了系统的工作原理。通过两个超声波传感器，一个在顺流方向，另一个在逆流方向，同时发射超声波脉冲。这些脉冲在气体中传播后被接收，通过高精度计时电路记录下顺流和逆流方向的超声波往返时间。由于超声波在气体中的传播速度与流速成反比，通过计算时间差可以得出气体的速度，进而推算出流量。这种方法能够减少测量过程中的误差，并在低流速下也能提供一定的测量精度，相对误差大约为8%。 在高流速情况下，系统的测量精度显著提升，当流速超过10 m/s时，相对误差可降至1%以下，显示出了良好的性能。此外，该研究还得到了国家自然科学基金项目的资助，说明其在学术领域的价值和应用前景。 这篇论文展示了如何将STM32和FPGA的优势结合，构建出一款具有高精度和适用范围广泛的超声波气体流量计，这对于工业自动化和过程控制等领域具有重要的实践意义。对于那些关注气体流量测量技术改进以及微控制器和FPGA在工业应用中的开发者来说，这篇文章提供了宝贵的技术参考和实践经验。