本文關(guān)鍵詞：超聲波傳播特性及其測試裝置研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超聲波聲速特性是超聲波測量領(lǐng)域中影響測量精度的關(guān)鍵因素。如超聲流量檢測技術(shù)在能源計(jì)量中占有重要地位,其計(jì)量準(zhǔn)確性受超聲波傳播介質(zhì)及溫度、壓力等環(huán)境條件的影響。然而長期以來,對超聲波聲速隨流體介質(zhì)、溫度和壓力的變化規(guī)律以及超聲流量計(jì)在不同介質(zhì)、溫度和壓力下的補(bǔ)償方法還缺乏充分的研究,導(dǎo)致超聲流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度難以進(jìn)一步提高,大大限制了超聲流量檢測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。因此,有必要對超聲波在不同介質(zhì)及不同溫度壓力下的聲速特性進(jìn)行研究,進(jìn)而改進(jìn)和完善相應(yīng)的補(bǔ)償方法,提高超聲流量測量技術(shù)的計(jì)量準(zhǔn)確度。本文的主要研究內(nèi)容為:(1)首先根據(jù)研究目的確定了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,包括測量裝置的設(shè)計(jì)和聲速測量方案的設(shè)計(jì),其中測量裝置的設(shè)計(jì)主要包括裝置測量容器的設(shè)計(jì)、氣體和液體控壓方式設(shè)計(jì)和控溫模塊的設(shè)計(jì),并根據(jù)設(shè)計(jì)方案搭建了測量裝置。(2)根據(jù)聲速的測量方案設(shè)計(jì)了超聲波聲速的測量電路,包括測量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),其中硬件部分主要包括:信號產(chǎn)生和相位測量模塊、超聲換能器信號驅(qū)動(dòng)模塊、超聲接收信號處理模塊、信號采集與顯示模塊四部分;軟件部分主要包括下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)和上位機(jī)的軟件程序設(shè)計(jì)。(3)利用測量裝置和測量電路進(jìn)行了空氣和水介質(zhì)中的超聲波聲速特性的實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)首先對裝置進(jìn)行了密封性(包括氣密性和液體密封性)實(shí)驗(yàn),在驗(yàn)證裝置密封性良好的前提下,在自來水介質(zhì)中分別進(jìn)行了零壓力和1MPa壓力兩種條件下的溫度-聲速特性實(shí)驗(yàn),并進(jìn)行了溫度分別為15°C和20°C時(shí)的壓力-聲速特性實(shí)驗(yàn),在空氣介質(zhì)中分別進(jìn)行了零壓力和0.4MPa壓力兩種條件下的溫度-聲速特性實(shí)驗(yàn)和溫度分別為15°C和17°C時(shí)的壓力-聲速特性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性良好。(4)根據(jù)所得的介質(zhì)-溫度-壓力-聲速的測量數(shù)據(jù),分別總結(jié)了空氣和水兩種介質(zhì)中超聲波聲速與溫度壓力關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。并分析了模型的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：超聲波聲速 超聲波流量計(jì) 聲速特性 聲速模型
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB55
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 緒論14-19
• 1.1 引言14-15
• 1.2 本課題研究目的和意義15
• 1.3 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 超聲波流量計(jì)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.2 超聲波傳播特性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-19
• 2 超聲波聲速測試裝置總體設(shè)計(jì)方案19-28
• 2.1 超聲波聲速測量原理19-24
• 2.1.1 相位的測量原理21-24
• 2.1.2 超聲波信號驅(qū)動(dòng)原理24
• 2.2 裝置設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)24-25
• 2.3 整體設(shè)計(jì)方案25-27
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)25-26
• 2.3.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)26-27
• 2.3.3 軟件設(shè)計(jì)27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 超聲波聲速測量裝置實(shí)驗(yàn)平臺搭建和系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)28-44
• 3.1 實(shí)驗(yàn)平臺搭建28-32
• 3.1.1 超聲測量容器的設(shè)計(jì)30-31
• 3.1.2 裝置的使用方法31-32
• 3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)32-39
• 3.2.1 相位測量部分33-35
• 3.2.2 超聲換能器信號驅(qū)動(dòng)部分35-36
• 3.2.3 超聲接收信號處理部分36-37
• 3.2.4 信號采集與通信模塊37-39
• 3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)39-43
• 3.3.1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)39-41
• 3.3.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 4 超聲波聲速特性實(shí)驗(yàn)及聲速特性模型研究44-63
• 4.1 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)44-48
• 4.1.1 溫度變化對超聲傳播距離產(chǎn)生的影響46-47
• 4.1.2 壓力變化對超聲傳播距離產(chǎn)生的影響47-48
• 4.2 不同壓力下的溫度-聲速特性實(shí)驗(yàn)48-50
• 4.3 不同溫度下的壓力-聲速特性實(shí)驗(yàn)50-53
• 4.4 模型研究53-60
• 4.4.1 空氣介質(zhì)中的模型總結(jié)53-56
• 4.4.2 水介質(zhì)中的模型總結(jié)56-60
• 4.5 模型應(yīng)用60-62
• 4.6 本章小結(jié)62-63
• 5 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 課題研究總結(jié)63
• 5.2 課題研究展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 附錄A68-69
• 附錄B69-70
• 附錄C70
• 附錄D70-73
• 作者簡介73

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本文編號：509887