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相位差法超声流量计技术的研究

吕云飞  
【摘要】:超声波流量计以其非接触、易于安装维护的优点在工业测量领域获得了广泛的应用。然而超声波流量计本身也存在许多不足之处,因此有必要对其加以改进和提高,以使其工作性能更加稳定可靠。本论文的研究对象是相位差法超声波流量计。相位法超声波流量计是向盛有流动液体的管道中顺流方向和逆流方向交替的发射超声波宽脉冲。流速就是总的传播液体传播时间和顺逆流方向传播时间差的函数。在本论文中,对能提高整个系统性能的几项关键技术进行了深入的理论研究,并给出了具体电路实现方法。主要工作如下: 1.研究了时差式超声波流量计的测量原理,对理论公式进行了推导并给出了时差法超声波流量的测量原理图。然后根据流体力学的有关知识,对管道流体流速分布规律特别是流速分布修正系数进行了讨论。最后从理论上对超声波在流体中的传播特性进行分析,为具体的电路实现打下了坚实的理论基础。 2.讨论整个系统硬件电路的几个关键技术及其实现方法,包括换能器的结构和参数选择、接收电路和信号检测电路以及采用现场可编程逻辑阵列(FPGA)设计高精度计数电路和对传播时间差的精确测量。 3.在本论文中,结合软件工程给出了流量计流量计算软件和控制软件的流程框图,并对软件的设计进行了详细的说明。 4.对影响流体流量测量的各种因素进行了仔细的分析、研究,采用突出主要误差的分配原则,对各种可能误差进行了误差合成。最终给出了实验方案和结果。


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