本文關(guān)鍵詞：時差法超聲波流量計的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連理工大學(xué)》 2003年

寬波束時差法超聲波流量計的研究與設(shè)計

王芳  

【摘要】： 時差法超聲波流量計以其測量精度高、應(yīng)用方便等優(yōu)點近年來被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。但是采用傳統(tǒng)的窄波束發(fā)射技術(shù)時，接收信號范圍小，探頭安裝困難，測量時聲束位置受溫度影響大，易產(chǎn)生偏移，給測量帶來不便；而采用寬波束發(fā)射技術(shù)可以很好地解決這些問題。因此寬波束時差法超聲波流量計的研究無論對于工業(yè)生產(chǎn)還是測量技術(shù)的提高，都是一項極有意義的研究課題。 寬波束發(fā)射技術(shù)的理論基礎(chǔ)是Lamb波理論。但是經(jīng)典的Lamb波理論僅適用于單層媒質(zhì)薄板，而現(xiàn)有的多層媒質(zhì)Lamb波理論也不適用于管道流量測量的特殊情況，因此本課題根據(jù)流量測量和管道結(jié)構(gòu)的特點，建立了管道寬波束聲路的物理模型，在固體彈性力學(xué)和經(jīng)典Lamb波理論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了管道Lamb波的頻率方程，據(jù)此分析了管道中的聲場分布，并給出了在管道中激發(fā)Lamb波的方法，從而建立了一整套管道Lamb波理論。實驗數(shù)據(jù)初步證明了該理論的合理性。 多脈沖測量技術(shù)是實現(xiàn)寬波束測量的前提。本系統(tǒng)在硬件上采用了開窗技術(shù)、波形存儲器等一系列具有獨創(chuàng)性的設(shè)計方案，以TMS320F240 DSP為核心，輔以單片機、CPLD等其它電路，實現(xiàn)了一套完整的多脈沖測量系統(tǒng)。本系統(tǒng)不僅具有瞬時流速、流量、累積流量等顯示功能，還具有電流輸出和OCT輸出功能，其軟件穩(wěn)定性好、效率高，操作靈活方便。 數(shù)據(jù)處理方面，本系統(tǒng)采用了先低通濾波后中值濾波(FLLM算法)、滾動濾波、均值濾波四重濾波，能自動判斷流體的流態(tài)，并掘此采用不同的數(shù)據(jù)處理方法，使測量結(jié)果的穩(wěn)定性和實時性都得到提高。流體流速穩(wěn)定時，測量結(jié)果波動的峰峰值不超過3ns，流速跳變時能在2秒鐘內(nèi)跟上流速的變化，精度可以達到1％。 本文在實驗的基礎(chǔ)上建立了靜態(tài)誤差產(chǎn)生原因的模型，提出并實現(xiàn)了靜態(tài)誤差的軟件自動校正，克服了以往硬件手動調(diào)零的諸多缺點，使儀表一致性和穩(wěn)定性得到很大提高。經(jīng)過校正，靜態(tài)時測量的絕對誤差小于0.01m／s。 最后，本文還提出了一種新的計時方法，可以用低頻計時時鐘測量高頻信號，并給出了一種用PLL實現(xiàn)的方案。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：TH814
【目錄】：

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