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《中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)》 2016年
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高温熔盐超声流量计的信号处理方法与技术研究

刘婷  
【摘要】:液态熔盐堆具有运行温度高、本征安全和热导性能好等优点,但高温和易腐蚀特点对测量仪表的适用性带来了巨大的挑战性。熔盐堆中流量的测量对整个反应堆安全、稳定地运行具有非常重要的意义,而熔盐的高温和腐蚀性致使内置接触式流量计无法满足测量的要求,非接触式的外夹式的超声波流量计被认为是一种较为理想的选择。本文在实验室原有的基于TMS320F28335超声流量计基础上,为进一步提高超声信号的处理速度和时差测量精度,提出了一种新的超声信号到时检测方法以及超声信号在导波板中的传输时间测量方法,并对超声流量计的DSP程序进行了优化;与此同时,设计并实现了数据无线传输的蓝牙模块并在实验中进行了测试验证。首先在超声信号到时检测方面,提出了一种适合于在熔盐回路检测超声到时信号的方法。为了验证该方法的可行性以及准确性,首先在Matlab上进行仿真,然后在不同的流量平台和不同的流速下采集数据,通过对比和分析,证明该方法适用于硝酸盐循环回路这一特殊的高温环境。同时探讨了在熔盐回路这一特殊环境下,如何准确测量超声信号在导波板中的传输时间,这对确定超声信号的到时也有非常重要的意义。超声流量计的DSP程序设计方面,针对熔盐回路这一特殊环境,对采集的超声波信号进行了内插、相关系数检测等方面的改进,减少噪声以及反射信号对最终结果的影响。蓝牙模块方面,首先对其硬件设计以及原理部分进行了讲述,着重阐述了蓝牙接口的实现、数据传输的原理和过程;然后阐述了软件开发流程,给出了在TI公司的CCS集成开发环境中与蓝牙模块通信的具体方法。
【关键词】:超声流量 到时检测 导波板 F28335 蓝牙 熔盐反应堆 互相关
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TL426;TH814.92
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-13
  • 第1章 绪论13-19
  • 1.1 课题背景13-16
  • 1.1.1 熔盐堆核能系统13-14
  • 1.1.2 流量计的发展与国内外现状14-16
  • 1.1.3 到时检测方法的发展及现状16
  • 1.2 本文结构16-19
  • 第2章 时差法超声流量计到时检测原理19-35
  • 2.1 传统的到时测量方法19-24
  • 2.1.1 阈值比较法19-21
  • 2.1.2 假设检验法21-23
  • 2.1.3 互相关处理法23-24
  • 2.2 硝酸盐自然回路中到时测量原理24-33
  • 2.2.1 包络检波原理24-25
  • 2.2.2 包络提取方法——希尔伯特边特变换25-27
  • 2.2.3 包络提取——希尔伯特黄变换27-29
  • 2.2.4 包络提取——小波变换29-30
  • 2.2.5 小波变换奇异点分析30-33
  • 2.3 本章小结33-35
  • 第3章 超声信号在导波板中的传输时间测量35-43
  • 3.1 超声信号传输时间的计算方法35-36
  • 3.2 导波板的时间测量原理36-39
  • 3.3 导波板中温度补偿计算方法39-41
  • 3.4 本章小结41-43
  • 第4章 超声流量计算法实现优化43-59
  • 4.1 信号内插算法43-46
  • 4.2 序列的相关系数检测46-49
  • 4.3 程序从FLASH复制到RAM49-58
  • 4.3.1 FLASH和RAM异同点49-51
  • 4.3.2 TMS320F28335的启动过程51-55
  • 4.3.3 将FLASH中部分代码搬运到RAM中的方法55-58
  • 4.4 本章小结58-59
  • 第5章 超声流量计通信接口冗余优化59-69
  • 5.1 超声流量计蓝牙模块的硬件设计模块59-63
  • 5.2 超声流量计蓝牙模块的软件设计63-65
  • 5.3 超声流量计蓝牙模块的数据测试65-66
  • 5.4 本章小结66-69
  • 第6章 硝酸盐自然循环回路中的到时数据测试69-77
  • 6.1 不同平台、不同流速下的奇异点检测69-75
  • 6.2 本章小结75-77
  • 第七章 总结与展望77-79
  • 参考文献79-85
  • 论文发表情况85-87
  • 致谢87-88

【参考文献】
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