氣體超聲波流量計是一種新型的、科技含量較高的氣體流量測量儀表,具有傳統(tǒng)儀表所無法比擬的無壓損、大量程比、高測量精度等優(yōu)點,被廣泛的應(yīng)用于石油、化工、天然氣等領(lǐng)域。但是,由于超聲波信號在空氣中傳播能量損失較大,造成回波信號的穩(wěn)定程度以及信噪比降低,影響氣體超聲波流量計的測量精度以及可測的流量范圍。國外公司生產(chǎn)的氣體超聲波流量計采用數(shù)字信號處理方法,測量精度高,性能穩(wěn)定,而國內(nèi)公司生產(chǎn)的產(chǎn)品大都采用模擬的測量方法,測量精度以及穩(wěn)定性較差。為此,本文針對不同流量下的回波信號的包絡(luò)進行研究,得出不同流量下回波信號包絡(luò)的形狀近似不變,并且不同流量下的回波信號上包絡(luò)上升段和下包絡(luò)下降段中間部分的包絡(luò)變化率都基本保持相同的規(guī)律,由此提出三種基于回波包絡(luò)擬合的信號處理方法。建立回波信號包絡(luò)的數(shù)學(xué)模型,求取回波信號包絡(luò)的變化率曲線。根據(jù)回波信號包絡(luò)的變化率曲線,確定分布近似于一條直線的部分包絡(luò)以及兩段包絡(luò)覆蓋的峰值點,對此區(qū)間內(nèi)的峰值點分別進行最小二乘擬合得到兩條特征直線,分別代替回波信號上包絡(luò)上升段和下包絡(luò)下降段。根據(jù)特征直線的空間特性,選取特征直線上的點作為特征點,快速地定位回波信號。用MATLAB編程對三種信號處理方法進行離線驗證和比較,選出效果最優(yōu)的一種信號處理方法,在基于DSP和FPGA的雙聲道氣體超聲波流量計平臺上實時實現(xiàn),在我們實驗室采用標準表法驗證其重復(fù)性,再到國家認可的檢定機構(gòu)——安徽省計量科學(xué)研究院進行標定實驗。實驗結(jié)果表明:實現(xiàn)改進的基于回波上、下包絡(luò)擬合的信號處理方法的雙聲道氣體超聲波流量計系統(tǒng)的測量精度為1級精度,達到了國內(nèi)外同類型產(chǎn)品的最高測量精度,并且,可測流量范圍擴寬到10 m~3/h-1300 m~3/h,量程比擴寬到1:130。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB517;TH814.92
【部分圖文】：

圖 4.4 安徽省計量科學(xué)研究院標定裝置Fig.4.4 The calibration experiment setup inAnhui Institute of Metrology具體實驗過程為：（1）將被檢表安裝在標定裝置中，保持管道軸心與被檢表的軸心在同
【參考文獻】

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本文編號：2868696