时差法超声波流量计设计与研发（可复制）.pdf

摘要行研究。∞超声波在液体中传播速度达到痵左右,而传播路径却很短,超声波流量计是世纪年代随着技术迅速发展而开始得到实际应用的一种非接触式仪表。在测量液体领域,应用最广泛的测量方法是传播速度差法中的时间差法。时差法超声波流量计是通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播时间之差来反映流体流速的,它具有运行稳定,非接触测量,计量准确可靠,无压力损失,仪表的运算和显示精度较高,节约能源等特点。利用时差法测量液体的流量着重需要研究并解决的问题包括:A说玫良好的超声波波形,进而获得准确的流动信号,需要对换能器及其外围电路进要准确测量渡越时间需要对计时模块进行选择和研究。ㄐ藕糯úス程中受到流体的影响会产生一定的衰减和扭血,对变形的接收信号进行合理的处理是必须解决的问题。匀砑低车难芯对实验方法和装置的研究。根据对问题和难点的分析和研究,本论文分六个章节逐步解决,各章内容论文第一章概述了流量计的发展历史,分类,现状,着重介绍了超声波流量计的国内外研究状况,并最终确定本课题主要的研究内容一一测量液体流量论文第二章则从一次仪表和二次仪表方面分别具体介绍了时差法测量流量的原理及影响测量的主要因素,进而确定了课题的难点和需要解决的问题。论文第三章重点介绍~次仪表部分的设计,主要研究超声波换能器的原理,结构及性能指标,进而对换能器进行选择和设计。论文第四章是整个课题的难点和关键,着重介绍二次仪表部分的设计。硬件系统部分主要解决信号的处理和采集等问题,对信号的处理采用阈值检测和过零检测的方法,实现对发射和接收信号有用信息的提取。对信号的采集,计量采用高精度的计时模块。另外还介绍了软件系统的设计,主要实现对液体流量值的计算,显示,存储和传输以及参数的修改,完善了整个系统的设计。论文第五章通过实验验证整机的性能,首先是对样机的电路部分进行检测,确保换能器和电子线路的正常工作,软件程序的正常运行。就绪后进行样机实验,在不同流量下测量流量数据,计算并确定重复性和线性度误差,验证精度等级,并且根据实验结果进一步调整硬件及软件上的设计。最后,论文得出结论并且总结了课题研究中出现的问题,同时,提出一些个人的建议和展望。关键词:超声波流量计,超声波换能器,时差法,过零检测。如下:的时差法超声波流量计。
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第一章概述流量计的发展历史和现状数千年前,人们为了适应农业灌溉和水利的需要,就已经开始关注流量测量问题,古埃及就已经出现了堰的雏形,而我国的都江堰在当时也已经知道利用宝瓶口岩壁上所刻“水则”束观察水位,以实现对水位的控制在现代工业领域,一般把温度、压力、流量认为是工业自动化领域的三大检测参数,流量测量仪表是工业自动化仪表和装置中的大类仪表之一,在化工、冶金,石油输送、天然气输送,民用水表,民用燃气等方面有广泛的应用,是发展工农业生产、节约能源、改进产品质量、提高经济效益和管理水平的重要工具,无论在商业贸易和工业生产中,对流体流量计量的需求都在不断增长流量计的发展已经有几百年的时间,早在年,瑞士人丹尼尔·伯努利以伯努利方程为基础,利用差压法测量水流量;后来意大利人文丘里研究用文丘里管测量流量,并于年发表了研究结果;年,美国人赫谢尔用文丘里管制成测量水流量的实用装置。世纪初期到中期,原有的测量原理逐渐成熟,人们开始探索新的测量原理。自年起,美国开始研制测量明沟中水流量的槽式流量计。年,帕歇尔将原文丘里水槽改革为帕歇尔水槽。年,美籍匈牙利人卡门提出卡门涡街的新理论。年代,又出现了探讨用声波测量液体和气体的流速的方法,但到第二次世界大战为止未获很大进展,直到年才有应用声循环法的马克森流量计,用于测量航空燃料的流量。年,科林用交变磁场成功地测量了血液流动的情况。由于经济生产落后,直兰甏ひ抵惺褂玫闹饕A髁考埔仓挥锌装濉⑵ね泄堋⒏∽恿量计三种。二十世纪年代以后,测量仪表开始向精密化、小型化等方向发展。此外,具有宽测量范围和无活动检测部件的实用卡门涡街流量计也在年代问世。随着集成电路技术的迅速发展,具有锁相环路技术的超声波流量计也得到了普遍应用。微型计算机的广泛应用,进一步提高了流量测量的能力,如激光多普勒流速计应用微型计算机后,可处理较为复杂的信号。近年来,先后研制出并投入使用的流量计有速度式流量计、容积流量计、动量式流量计、电磁流量计、超声波流量计等几十种新型流量计。目前国外投入使用的流量计有嘀郑诙ㄐ屯恫囊灿嘀帧K孀殴ひ瞪淖动化、管道化的发展,流量仪表在整个仪表生产中所占比重越来越大。我国开展近代流量测量技术的工作比较晚,早期所需的流量仪表均从国外浙江大学硕士学位论文一
流量计的分类及特点进口,直到世纪年代中期才出现光华精密机械厂所制造的家用水表,年代有了新成仪表厂R潜沓吧所开发的文丘里管流