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《大连理工大学》 2013年
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一种小管径超声波流量计的设计

金松日  
【摘要】:流量测量在现代社会的工业生产以及日常生活中占据着越来越重要的地位,其应用领域非常广泛,测量方法也多种多样。超声波流量计作为新兴的流量测量方法,具有非接触式测量和受管道尺寸影响较小等显著优点,引发了全世界众多科研工作者和企业的研究热潮。目前国内外对超声波流量计研究和应用已经取得较大进展,尤其对中等尺寸管径的流量测量领域的应用日趋成熟,适用于不同气体、液体的超声波流量计相继问世,具有很高的精度和稳定性。目前,针对大管径和小管径超声波流量计的研究和应用仍不成熟,未能实现大范围的应用,仍需进一步提高超声波流量计的测量精度和稳定性。 本文基于小管径超声波流量计流量测量的特点,选择了π型测量方法,分析了π型法超声波流量测量的流速修正方法,设计了一种基于STM32F103单片机为主控制核心的小管径超声波流量计系统。 本超声波流量计系统主要采用四个方面改进措施。首先在硬件滤波方面,设计了以AD8228仪表放大器为前置放大器,OP37高精度运算放大器为核心的带通滤波放大器以及AD603程控放大器构成的三级超声波接收放大电路,得到信号峰值在0.8V左右,噪声为10mV左右的高信噪比超声波接收信号;其次在计时分辨率方面,采用德国ACAM公司高精度时间数字转换芯片TDC-GP21作为高精度计时模块,其最高计时分辨率可达22ps;然后在检测逻辑方面,通过引入动态阈值的方法检测接收超声波信号第一次达到包络峰值时的对应周期的过零点,减小噪声对检测精度的影响;最后在数字滤波方面,通过MATLAB软件仿真了以‘db6’函数为小波母函数、对超声波传播时间信号进行多尺度和不同层次的小波分解,从中区分有效信号和噪声信号,进一步采用小波阈值降噪方法对超声波传播时间信号进行滤波处理,得到了很好的滤波效果。 本课题以上述内容为核心,完成了小管径超声波流量计系统的设计和调试,并对其进行了超声波传播时间测量实验和流量测量实验,其时间测量精度达在0.5ns左右,流量较大时具有较高的流量测量精度,最高精度达到了2.6%左右。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TH814.92

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王铭学;王文海;田文军;方炯;;数字式超声波气体流量计的信号处理及改进[J];传感技术学报;2008年06期
2 孙晓晔;;PIC单片机与串行闪存的SPI接口设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2010年04期
3 ;RealView MDK一引领ARM开发工具新潮流[J];电子产品世界;2007年11期
4 丁凤林;李宗良;魏延明;宗光华;;小管径高精度超声波流量计设计[J];空间控制技术与应用;2011年01期
5 张学庆;流量测量的意义及流量传感器的现状[J];石油化工自动化;2005年05期
6 孙书鹰;陈志佳;寇超;;新一代嵌入式微处理器STM32F103开发与应用[J];微计算机应用;2010年12期
7 李夏青,左丽;超声波流量计换能器的入射角及振荡频率对测量精度的影响[J];仪表技术与传感器;2000年04期
8 梅彦平;张明君;王延平;李占英;;TDC-GP21在超声波热量表中的应用[J];仪表技术与传感器;2012年02期
9 徐济仁,牛纪海,陈家松,王可人;FIFO存储器IDT7205及其在接收机采样处理板中的应用[J];有线电视技术;2004年24期
10 姚滨滨;张宏建;唐晓宇;周洪亮;;基于时差法和TDC-GP2的超声波流量测量方法[J];自动化与仪表;2011年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘杰;基于时差法的超声波流量计设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王伟智;基于TMS320超声波流量计测控平台开发[D];电子科技大学;2011年
3 吕瑞兰;小波阈值去噪的性能分析及基于能量元的小波阈值去噪方法研究[D];浙江大学;2003年
4 郑鹏;基于FPGA的时差法超声波流量计系统的设计与实现[D];浙江大学;2006年
5 闫菲;多脉冲时差法超声波流量计的设计与实现[D];大连理工大学;2006年
6 钟连学;DN80型工业超声波燃气表的研制[D];大连理工大学;2006年
7 周兵斌;基于DSP的时差法超声波流量计的研究[D];南昌大学;2007年
8 周会映;相关超声波流量计中相关器的硬件实现[D];电子科技大学;2008年
9 于文峰;时差式超声流量计的研究与硬件电路实现[D];哈尔滨工程大学;2008年
10 刘成强;时差式超声流量计的研究与软件实现[D];哈尔滨工程大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张红;汪孟涛;;提高电磁流量计测量准确性的工程实施[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年01期
2 邵丽娜;熊智新;胡慕伊;陈朝霞;;小波变换在提高油菜籽脂肪酸近红外分析精度中的应用[J];安徽农业科学;2010年12期
3 何伟斌;卢其伦;;正确使用超声波流量计测量空调水流量[J];安装;2009年09期
4 朱贵宪;;基于MC9S08GB60单片机的超微量气体流量计设计[J];安阳工学院学报;2010年06期
5 蒋志峰;吴作伦;吴瑞明;刘继忠;;材料缺陷超声检测中谱分析技术的研究[J];兵器材料科学与工程;2009年04期
6 朱丽丽;何光宏;王银峰;王小勇;;基于尺度相关的CCD图像小波去噪方法研究[J];半导体光电;2008年02期
7 陈娥;谢晓慧;;ROT250超声波探伤机检测钢管缺陷图形分析[J];包钢科技;2009年S2期
8 李建军,盛洁波;软测量技术在锌液流量测量中的应用[J];兵工自动化;2005年03期
9 任磊;王天婧;陈祥光;;基于小波变换的油水混合物时域介电谱分析[J];兵工学报;2008年01期
10 乔玉坤;王仕成;张金生;张琪;孙渊;;小波域软阈值降噪的地磁匹配导航仿真研究[J];兵工学报;2011年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 顾克江;;双转子流量计在原油外输计量中的应用[A];江苏省计量测试学术论文集(2011)[C];2011年
2 朱寅;吴敏;曹卫华;何勇;;基于小波分解与图像增强的高炉红外图像处理方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 喻镜;;超声波探伤在机车轮对探伤中的应用——提高机车车轴超声波探伤的准确性[A];郑州铁路局“十百千”人才培育助推工程论文集[C];2011年
4 王峰;鞠文涛;胡亮;傅新;;自适应FFT功率谱分析在涡街流量计中的应用[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
5 李昊;孔祥东;艾超;;平整机轧制力控制系统辨识研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
6 许爱霞;;超声涡街热量表的应用优势[A];推进供热体制改革与节能改造新技术新设备应用交流会论文集[C];2010年
7 王增勇;孙朝明;李建文;;铅合金铸件的超声检测试验[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
8 刘明;邓景珊;;燃料棒端塞焊缝的超声波检测[A];中国核学会核材料分会2007年度学术交流会论文集[C];2007年
9 范兴义;俞隽;罗顺明;刘坚;;环件超声探伤中斜向缺陷反射波分析[A];西南地区第十届NDT学术交流会论文集[C];2009年
10 胡云鹏;李敏雪;;BZ26-2油田改造项目中流量计的选型设计[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陶秋香;PS InSAR关键技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 王云峰;硫化镍矿选矿过程模型及优化策略研究[D];兰州理工大学;2010年
3 唐懿文;计算机视频泄漏信号监测平台研究[D];华东师范大学;2011年
4 龚玉蓉;基于小波包的三维大地电磁测深静态效应压制研究[D];中南大学;2011年
5 温浩;张量子空间人脸识别算法研究[D];西安电子科技大学;2010年
6 唐世伟;地震解释中的图像处理方法与技术研究[D];东北石油大学;2011年
7 黄丹飞;基于生理信号关联分析的可组合多通道监护系统的研究[D];长春理工大学;2011年
8 舒志乐;隧道衬砌内空洞探地雷达探测正反演研究[D];重庆大学;2010年
9 郭长青;输流管道与轴向流中板状结构的流致振动与稳定性[D];清华大学;2010年
10 李虹;血管内超声图像处理与分析若干技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏艳丽;高功能孤独症儿童抑制功能的近红外成像研究[D];南京医科大学;2010年
2 陈赓;弹性波透地通信信号接收关键技术的研究[D];山东科技大学;2010年
3 何伟强;固液泵的数值模拟与试验研究[D];浙江理工大学;2010年
4 刘丽珺;基于时差法的超声波流量测试系统研究[D];浙江理工大学;2010年
5 靳志强;报告厅环境下语音增强方法研究[D];郑州大学;2010年
6 王庆;郑州地区公路工程超声回弹综合测强专用曲线试验研究[D];郑州大学;2010年
7 邵光;基于GPRS和ZigBee自动抄表的无磁热量表的设计与实现[D];山东农业大学;2010年
8 叶增;卫星授时方法与星地同步数据处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 朱明;基于信息熵的导航传感器故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 张帅;拉曼光谱预处理及多组分分析方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 文莉,刘正士;平移不变量小波去噪方法的研究[J];安徽机电学院学报;2001年04期
2 贺焕林,方向前;超声波拖尾电路的研究[J];半导体技术;2005年08期
3 田晖,孙延祚;时差法超声流量计的改进[J];北京化工大学学报(自然科学版);1999年04期
4 刘朝晖,韩月秋;用FPGA实现FFT的研究[J];北京理工大学学报;1999年02期
5 刘风新,王磊;科氏流量计数字信号计算及噪声处理[J];传感技术学报;2002年04期
6 姜印平,李智慧,邵磊;磁悬浮宽量程涡轮流量传感器的研究[J];传感技术学报;2003年04期
7 杨俊;武奇生;孙宏琦;;基于相关法的相位差检测方法在科氏质量流量计中的应用研究[J];传感技术学报;2007年01期
8 张静,董胜林;空气中应用的超声波传感器[J];传感器技术;1993年06期
9 赵珂,向瑛,王忠,施琴红;高准确度超声波测距仪的研制[J];传感器技术;2003年02期
10 程万胜,吴新军,刘军;用CPLD设计高精度超声液位检测系统[J];传感器技术;2003年03期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 彭杰纲;旋涡型流体振动流量计流体振动特性仿真及实验研究[D];浙江大学;2003年
2 鲍敏;影响气体超声波流量计计量精度的主要因素研究[D];浙江大学;2004年
3 罗守南;基于超声多普勒方法的管道流量测量研究[D];清华大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘杰;基于时差法的超声波流量计设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 吕国胜;基于ARM的时差法超声波流量计设计[D];大连理工大学;2010年
3 张慧;基于FPGA的高精度超声波液体流量计研究[D];重庆理工大学;2010年
4 王伟智;基于TMS320超声波流量计测控平台开发[D];电子科技大学;2011年
5 王芳;宽波束时差法超声波流量计的研究与设计[D];大连理工大学;2003年
6 何群;超声波流量测量系统的关键技术研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2004年
7 张俊;基于DSP的超声波流量计[D];南京航空航天大学;2005年
8 吕云飞;相位差法超声流量计技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
9 杨震;基于超声波时差法管道流量计积分算法及实验研究[D];西安理工大学;2006年
10 闫菲;多脉冲时差法超声波流量计的设计与实现[D];大连理工大学;2006年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 周子清;陆品桢;;超声波流量计国内外发展概况[J];自动化仪表;1982年03期
2 杨淑银;;超声波流量计的误差分析及修正[J];黑龙江冶金;2004年02期
3 张一;超声波流量计探测油管泄漏[J];管道技术与设备;1997年05期
4 郎锡晨,王国铭;对热水热网采用固定式超声波流量计测量流量中一些问题的探讨[J];区域供热;1994年06期
5 富强;桂德东;梁青阳;;小管径频差法超声波流量计的声速温度补偿[J];计量技术;1992年12期
6 Tadao Washizuka,訚耀保;手提式超声波流量计UFP-10[J];中国食品工业;2003年05期
7 张超;杨永健;李艳霞;;一种外夹式超声波流量计在成品油管道上的应用[J];自动化与仪器仪表;2010年05期
8 翟元送;;携带式超声波流量计[J];机械设计与制造;1985年02期
9 ;简讯[J];华东电力;1992年05期
10 王立华;超声波流量计应用问题浅析[J];中国仪器仪表;1997年03期
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1 容显政;解禾;黄宇飞;;用于环保的超声波流量计[A];2000电子产品防护技术研讨会论文集[C];2004年
2 赵国凌;王安平;;《超声波流量计在工业锅炉热工试验中的应用》[A];第二届中国西部绿色低碳节能减排及可再生能源技术研讨会论文集[C];2010年
3 李长奇;马晶;;超声波流量计新技术—线性时间放大法[A];第十三届中国科协年会第10分会场-节能减排战略与测控技术发展学术研讨会论文集[C];2011年
4 李安顺;;超声波技术在煤气流量测量中的应用[A];中国计量协会冶金分会2011年会论文集[C];2011年
5 黄建军;刘存;;改进超声波流量计性能的研究[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(下)[C];2001年
6 陈静;桑龙;侯媛彬;;一种智能型超声波流量计的研究[A];第十四届全国煤矿自动化学术年会暨中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2004年
7 钱国强;;超声波流量计在轧机乳化液控制中的应用[A];2002热烈庆祝全国化工给排水设计技术中心站成立四十周年技术交流会论文集[C];2002年
8 杨萍;黄向东;杨良煜;;基于DSP的智能流量测量系统的设计[A];第十四届全国煤矿自动化学术年会暨中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2004年
9 姜万录;孙红梅;高明;;基于超声检测的动态流量测试技术研究[A];第三届全国流体传动及控制工程学术会议论文集(第二卷)[C];2004年
10 李芳;李艾华;黄志刚;;紊流流体超声波流量测量研究[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 霍殿中;超声波流量计测量技术[N];中国水利报;2003年
2 大同市热力有限公司 梁文;超声波流量计在热力行业的应用[N];山西科技报;2003年
3 郭志杰;美国通用公司气体超声波流量计进入中国[N];中国石油报;2006年
4 刘久光;华中输气攻克超声波流量计温度死机[N];中国石油报;2008年
5 ;十年磨一剑 建恒一飞冲天[N];民营经济报;2006年
6 记者 罗建东 通讯员 王拥军;新型超声波流量计落户鄯善油田[N];中国石油报;2009年
7 四川 王珍秀;常用流量计选型指南[N];电子报;2006年
8 钮小刚;生产氧化铝流量仪表使用及选型[N];中国有色金属报;2005年
9 记者 吴正懿;科远股份终止收购南京申瑞[N];上海证券报;2011年
10 ;一流的技术、一流的产品、一流的质量、一流的服务[N];本溪日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王雪峰;基于时差法气体超声波流量计的关键技术研究[D];大连理工大学;2011年
2 鲍敏;影响气体超声波流量计计量精度的主要因素研究[D];浙江大学;2004年
3 刘永辉;圆管过渡区流速特性的研究[D];山东大学;2011年
4 李跃忠;多声道超声波气体流量测量关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
5 罗守南;基于超声多普勒方法的管道流量测量研究[D];清华大学;2004年
6 谢高岗;IP网络性能测量技术研究[D];湖南大学;2002年
7 黄咏梅;基于差压原理的涡街质量流量测量方法研究[D];浙江大学;2005年
8 方立德;基于狭缝文丘里的气液两相流检测技术研究[D];天津大学;2007年
9 郑丹丹;涡街流量传感器小流量测量性能研究[D];天津大学;2009年
10 张震;基于流量测量的高速IP业务感知技术研究[D];解放军信息工程大学;2012年
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1 金松日;一种小管径超声波流量计的设计[D];大连理工大学;2013年
2 程文杰;超声波流量计在输气管道现场运用的研究[D];西南石油大学;2011年
3 李富宁;基于嵌入式超声波流量计的设计[D];西安工程大学;2011年
4 高荣艳;短管式超声波流量计的研究[D];沈阳工业大学;2011年
5 王乐;小型渠道中超声波短距测流的设计[D];太原理工大学;2011年
6 刘园珍;相关法超声流量计的研究[D];东华理工大学;2012年
7 何青;基于嵌入式系统的超声波流量计设计[D];武汉理工大学;2005年
8 姜志成;超声波反射装置对超声波流量计内水流特性影响的研究[D];山东大学;2010年
9 梁德福;时差法低功耗超声波流量计的设计与实现[D];华东理工大学;2012年
10 刘杰;基于时差法的超声波流量计设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
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