基于超声波技术的汽车油耗检测仪器设计【9张图/44000字】【优秀机械毕业设计论文】

文档包括:
说明书一份。81页。44000字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
答辩相关材料一份。

图纸共9张，如下所示
A0-电路图.dwg
A0-装配图.dwg
A1-换能器部分电路图.dwg
A2-换能器装夹装置.dwg
A2-控制面板及各零件图-5张.dwg

摘 要
近年来，汽车工业有了突飞猛进的发展，由于全球高新技术的日新月异以及人们对环境保护与节约能源的更加关注，各种油耗检测仪器就应运而生，但是其中大部分为解体式油耗检测技术下的燃油消耗检测仪器，主要为容积法和质量法。由于此种检测设备的结构复杂，特别是在我国颁布的第一个关于乘用车燃料消耗量限制值的标准，使得汽车油耗检测的需求更加迫切，不解体油耗分析系统的开发研究是交通部重大科技攻关项目，此项目包括从方案确定、硬件设计、信号处理到软件编程等很多内容，本论文的目的就是设计一套不解体燃油消耗检测仪器--基于超声波技术的汽车油耗检测仪器。
基于超声波技术下的燃油消耗检测仪器是一种利用超声波流量计技术测量燃油流量并通过计算电路得到燃油消耗情况的一种新型的燃油消耗检测仪器。
超声波流量计具有不扰乱流场、无可动部件、无压力损失、测量精度高、性能稳定可靠、测量范围宽等特点，广泛应用于液体和气体的计量。

关键词：超声波换能器、流量、模块、环鸣法、FPGA、串行通讯

ABSTRACT
In recent years, Automobile industry has been developing by leaps and bounds, due to the global high-tech is changing and people to the environmental protection and energy saving more attention, all kinds of fuel consumption testing instrument is made, but mostly disintegrated type of fuel detection technology fuel consumption testing instrument, mainly for volumetric method and quality standard. Because this test equipment of structure is complex, especially in the first China promulgated on passenger cars fuel consumption of standard, make cars limit consumption detection more urgent demand, not the disintegration of fuel consumption analysis system development research ministry of science research project is significant. The project including from plan, hardware design, signal processing to software programming and many other topics, the aim of this paper is to design a set of non-dismatiement testing instruments fuel consumption based on ultrasonic technology -- the fuel consumption testing instruments.
Based on the fuel consumption under ultrasonic technology testing instrument is a use of ultrasonic flowmeter measurement fuel flow and technology through calculation of fuel consumption circuit get a new type of fuel consumption testing instruments.
Ultrasonic flowmeter is not disturbed flow field, no moving parts, without pressure loss, high accuracy, stable and reliable performance, wide measuring range and other characteristics, widely used in liquid and gas measurement

Keywords： Ultrasonic Transducer, Flow, Module, Ring Sound Method, The FPGA, Serial expert 

目录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1燃油经济性的概念和意义 1
1.2汽车油耗检测的发展概况 2
1.3国内外汽车油耗仪检测研究现状 2
1.4课题研究背景及意义 3
1.5本设计主要研究内容 6
第2章 超声波式燃油消耗检测仪的原理及方案的确定 8
2.1汽车油耗仪器的测量方法与分类 8
2.1.1直接测量法 8
2.1.2间接测量法 10
2.2超声波流量计发展历程与研究现状 10
2.2.1超声波测量技术发展概况 10
2.2.2超声波流量计国内外研究现状 11
2.3管道流量测量的理论基础 13
2.3.1流量的基本概念 13
2.3.2管道内流体理论 14
2.3.3流速补偿系数对流速公式的修正 17
2.4超声波流量测量的原理 18
2.4.1时差法 18
2.4.2多普勒法 20
2.4.3相关法 20
2.5超声波测量方案的确定 21
2.6本章小结 22
第3章 超声波油耗检测仪器硬件电路的设计 23
3.1 系统硬件电路的总体设计 23
3.1.1 系统硬件的结构设计 23
3.1.2系统工作原理及流程 24
3.2系统硬件电路的模块设计 25
3.2.1微控制器模块 25
3.2.2看门狗电路的初设计 26
3.2.3超声波发射模块 27
3.2.4超声波接收及后续处理模块 28
3.2.4发射/接收切换电路 34
3.2.5实时时钟、看门狗及数据存储模块 34
3.2.6液晶显示模块 36
3.2.7 键盘模块 37
3.2.8微型打印机的选择 40
3.2.9 通讯接口的选择 41
3.2.10电源模块 42
3.2.11超声波换能器的选择 43
3.3 本章小结 44
第4章 智能型汽车油耗仪机械部分设计 45
4.1 壳体材料的选择 45
4.2 外型尺寸的确定 45
4.3 控制面板的设计 46
4.4 数据线接口的设计 47
4.5 油耗仪器内部结构设计 48
4.6 超声波换能器装夹结构设计 49
4.7 本章小结 50
第5章 FPGA的数字系统设计 51
5.1 FPGA的芯片选择 51
5.2 FPGA内部模块设计 51
5.2.1高速计数器模块 52
5.2.2时钟信号模块 54
5.2.3逻辑控制模块 54
5.3 FPGA的接口电路设计 54
5.4 本章小结 55
第6章 软件系统的设计 56
6.1系统软件整体结构及功能 56
6.2主要功能模块的设计 57
6.2.1系统主程序模块 57
6.2.2中断服务程序模块 57
6.2.3计算模块的程序设计 61
6.2.4数据存储模块 62
6.2.5显示模块 63
6.2.6按键的去抖功能的程序流程图设计 64
6.3 本章小结 65
第7章 试验研究及误差分析 66
7.1 试验的目的和意义 66
7.2零流量下的相关实验 66
7.2.1换能器收发信号波形实验 66
7.2.2过零检测 67
7.2.3零速检测 67
7.3实时流量实验 68
7.3.1实验方法 68
7.4误差分析 71
7.4.1管道直径 的影响 72
7.4.2固有延迟 的影响 72
7.4.3测量时差 的影响 72
7.4.4参数 的影响 72
7.4.5流量修正系数 的影响 73
7.5温度和压力的修正 75
7.6本章小结 76
结论 77
参考文献 78
致谢 81

题目名称 基于超声波技术的汽车油耗检测仪器设计
一、设计（论文）目的、意义
我国经济持续快速发展，对石油资源需求激增，能源供需矛盾日益突出。我国汽车保有总量2010年达到7500万辆。由汽车消耗的燃料占我国燃料消耗总量的40%左右。由于油价不断上涨，人们更加关注汽车油耗,厂家公布的油耗与实际差距很大。为此我国陆续出台了《乘用车燃料消耗量限值》、等多项标准，以加快汽车节能管理体系的建立和完善。由此需要更专业的检测机构，采用科学合理的油耗检测仪器，提供更权威的汽车油耗检测数据。汽车油耗关系到环保节能及汽车前沿技术的发展和应用。研究汽车油耗检测技术，具有重要意义。
研发车辆油耗检测仪，提高油耗检测精度，扩大仪器测量范围，是实现油耗仪产品更新换代的要求，也是科学技术日益发展的需要。基于超声波技术的汽车油耗检测仪器能精确检测汽车油耗，可以对汽车的燃油经济性有一个正确的评价和预测，可为研制低油耗车提供依据；对营运车辆油耗检测评价，可为其维护、维修提供依据；对于维修企业，可用于判定维修质量；还可用于教学、研究单位进行其工作规律研究。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
设计内容：
（1）介绍基于超声波技术的汽车油耗检测技术理论；分析汽车油耗不同检测方法的特点；
（2）确定基于超声波技术的汽车油耗检测的控制原理；建立汽车油耗检测的数学模型；
（3）进行汽车油耗检测仪器的硬件选择与设计、系统控制电路设计；
（4）根据仪器功能要求和油耗检测数学模型等进行软件系统程序流程图的编写与设计。
技术要求（研究方法）：
（1）设计仪器应能实现智能化油耗检测；
（2）测试范围要广（汽油车、柴油车；各种工况）；
（3）测试精度要满足要求。
（4）进行试验验证。
三、设计（论文）完成后应提交的成果
1．设计说明书一份。
2．装配图1张，电路图1~2张，零件图2张。
四、设计（论文）进度安排
（1）调研、资料收集、完成开题报告 第1～2周（2月28日～3月13日）
（2）方案设计与分析、整理 第3～4周（3月14日～3月27日）
（3）结构设计、计算与分析 第5～7周（3月28日～4月10日）
（4）完成绘图工作 第8～10周（4月11日～5月8日）
（5）说明书撰写 第11～12周（5月9日～5月22日）
（6）校对、完善和打印 第13～14周（5月23日～6月5日）
（7）毕业设计审核、修改 第15～16周（6月6日～6月19日）
（8）毕业设计答辩准备及答辩 第17周（6月20日～6月26日）
五、主要参考资料
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