本文關(guān)鍵詞：低功耗氣超聲流量計的換能器激發(fā)接收電路研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣體超聲波流量計,具有測量精度高、量程比寬、無壓損等優(yōu)點,低功耗產(chǎn)品還可應用于供電不便的沙漠、野外等地區(qū),隨著在我國能源供給中天然氣的比重越來越高,其具有廣闊市場前景。然而,氣體超聲波流量計的市場長期被外國廠家壟斷,對其自主研制具有重要意義。本課題研究的換能器激發(fā)接收電路是低功耗氣體超聲波流量計的重要組成部分,也是一個研究難點,其要實現(xiàn)對換能器的高壓、高效激發(fā)及對換能器原始接收信號的處理并得到高精度的聲波傳播時間值,并且要解決現(xiàn)場應用存在的諸多問題。論文主要研究內(nèi)容如下：針對超聲波信號在氣體中的衰減性強的問題,采用了高壓激發(fā)的方式,設(shè)計了基于高頻變壓器的多聲道換能器激發(fā)電路,并且進行了本安設(shè)計。通過模型分析及AP法實現(xiàn)了高頻變壓器的自主設(shè)計,獲得較為理想的激發(fā)波形；通過匹配網(wǎng)絡,增大了激發(fā)電路的效率,得到較為理想的原始接收信號。通過優(yōu)化設(shè)計的放大濾波電路大大提升接收信號的幅值及信噪比,運用選波電路實現(xiàn)的自適應使能窗技術(shù)結(jié)合過零比較技術(shù),很好的實現(xiàn)對停止計時信號的提取及對干擾信號的屏蔽。低功耗自動增益控制技術(shù)解決了管道壓力適應性難題。多層板技術(shù)大大提高了電路板的抗干擾性能。通過選用超低功耗的器件及合理的低功耗測量時序,使電路工作壽命可達4年以上。最后,通過音速噴嘴標定實驗、高壓環(huán)道實驗、EMC實驗,對本課題進行驗證,證明了本課題具有很高的測量精度、很好的管道壓力適應性及抗干擾性能。
【關(guān)鍵詞】：超聲波流量計 低功耗 換能器激發(fā) 匹配網(wǎng)絡 放大濾波 使能窗技術(shù) 自動增益控制 抗干擾 高壓環(huán)道
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH814.92
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 氣體超聲波流量計概述11-16
• 1.1.1 氣體超聲波流量計的發(fā)展11-12
• 1.1.2 國內(nèi)研究進展12-13
• 1.1.3 氣體超聲波流量計的組成13
• 1.1.4 時差法超聲波流量計的測量原理13-16
• 1.2 課題研究的背景和意義16-18
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容及工作安排18-20
• 2 電路總體方案介紹20-32
• 2.1 低功耗電源系統(tǒng)20-23
• 2.3 低功耗控制模塊23-25
• 2.4 高精度計時模塊25-26
• 2.5 聲波傳播特性及換能器特性26-29
• 2.5.1 傳播過程中的衰減27
• 2.5.2 超聲波換能器27-29
• 2.6 激發(fā)接收電路設(shè)計要求29-31
• 2.7 本章小結(jié)31-32
• 3 換能器激發(fā)電路設(shè)計32-51
• 3.1 激發(fā)脈沖個數(shù)研究32-33
• 3.2 電壓抬升方式研究33-34
• 3.3 高頻變壓器的模型簡化及參數(shù)分析34-41
• 3.3.1 高頻變壓器的等效模型及簡化35-37
• 3.3.2 高頻變壓器的參數(shù)分析37-41
• 3.4 高頻變壓器的設(shè)計41-44
• 3.5 基于高頻變壓器的激發(fā)電路設(shè)計44-47
• 3.5.1 變壓器外圍電路的本安設(shè)計44-46
• 3.5.2 多聲道切換電路設(shè)計46-47
• 3.6 激發(fā)端的匹配網(wǎng)絡47-50
• 3.7 本章小節(jié)50-51
• 4 換能器接收電路設(shè)計51-68
• 4.1 濾波放大電路51-59
• 4.1.1 放大電路設(shè)計52-53
• 4.1.2 濾波電路設(shè)計53-54
• 4.1.3 濾波參數(shù)的仿真及優(yōu)化54-59
• 4.2 過零比較電路59-61
• 4.3 選波電路61-63
• 4.4 峰值采集電路63-66
• 4.5 停止計時信號準確度驗證66-67
• 4.6 本章小節(jié)67-68
• 5 現(xiàn)場應用問題的解決方案68-77
• 5.1 低功耗自動增益控制技術(shù)68-73
• 5.1.1 可變電阻的自動增益控制方法69-70
• 5.1.2 可變電阻與定值電阻對比試驗70-72
• 5.1.3 控制流程與驗證72-73
• 5.2 多層板抗干擾技術(shù)73-74
• 5.3 低功耗測量時序74-76
• 5.4 本章小節(jié)76-77
• 6 實驗與驗證77-86
• 6.1 音速噴嘴標定實驗77-79
• 6.2 高壓環(huán)道實驗79-81
• 6.3 EMC實驗81-85
• 6.3.1 靜電放電抗擾度實驗81-82
• 6.3.2 工頻磁場抗擾度實驗82-83
• 6.3.3 射頻電磁場抗擾度實驗83-84
• 6.3.4 輻射發(fā)射實驗84-85
• 6.4 本章小結(jié)85-86
• 7 總結(jié)與展望86-88
• 7.1 論文總結(jié)86
• 7.2 工作展望86-88
• 參考文獻88-91

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本文編號：505062