目前的超聲流量測(cè)量技術(shù)在面對(duì)顆粒多的流體信號(hào)衰減大、粘性大的流體速度場(chǎng)分布呈現(xiàn)一定差異等問題上還沒有完善的解決辦法,所以本文將從以上問題著手,重點(diǎn)研究上述條件下的超聲流量檢測(cè)信號(hào)處理技術(shù)。對(duì)TOF準(zhǔn)確測(cè)量的研究,是準(zhǔn)確校測(cè)流速的重要方法,而準(zhǔn)確校測(cè)流速,是進(jìn)行高精度流量檢測(cè)的重要前提。本文主要從超聲波信號(hào)在介質(zhì)中的衰減補(bǔ)償、收發(fā)信號(hào)電路設(shè)計(jì)、以及TOF測(cè)量方法的設(shè)計(jì)幾方面入手,采用理論改進(jìn)、電路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)分析、結(jié)果對(duì)比的方法對(duì)超聲流量檢測(cè)信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行研究。首先,本論文在傳統(tǒng)的時(shí)差法基礎(chǔ)上對(duì)影響超聲波流量檢測(cè)的因素進(jìn)行分析,得到一種改進(jìn)的時(shí)差式超聲波流量測(cè)量理論;不同狀態(tài)的流體流場(chǎng)規(guī)律不同,因此要對(duì)流場(chǎng)規(guī)律進(jìn)行研究學(xué)習(xí),并將流速補(bǔ)償因子帶入流量測(cè)量理論中。其次,由于流體性質(zhì)不同,超聲波在傳播時(shí)的衰減程度也不同,為了提高超聲流量測(cè)量的精度,本課題對(duì)超聲波的衰減理論進(jìn)行了詳細(xì)分析,設(shè)計(jì)了可變?cè)鲆娉暡ㄋp補(bǔ)償電路。本論文重點(diǎn)設(shè)計(jì)了可用于實(shí)驗(yàn)的超聲流量檢測(cè)硬件系統(tǒng),該系統(tǒng)由超聲波發(fā)射電路和回波信號(hào)處理電路以及外圍電路組成。信號(hào)處理部分是以ATmega168單片機(jī)為主控,搭載德國(guó)Acam公司的TDC-GP22高精度計(jì)時(shí)芯片,對(duì)順、逆流時(shí)間差進(jìn)行精確測(cè)量。而后,本文在TDC-GP22的第一波檢測(cè)功能的基礎(chǔ)上對(duì)流量測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究改進(jìn),添加多閾值限制,提出一種基于多閾值的TOF測(cè)量方法,使測(cè)量結(jié)果更加精確可靠,同時(shí),對(duì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹,包括初始化模塊,計(jì)時(shí)模塊等。在論文的最后,對(duì)本課題提出的信號(hào)處理方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)據(jù)分析,驗(yàn)證了方法的可行性和準(zhǔn)確性,同時(shí),也為下一步的改進(jìn)和研究指明了方向。
【學(xué)位單位】：沈陽(yáng)理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB553
【部分圖文】：

古埃及部落便己出現(xiàn)了我們現(xiàn)在所謂的“堰”。因此，流量計(jì)作為一種有利于時(shí)代進(jìn)步??的強(qiáng)需求產(chǎn)物便應(yīng)運(yùn)而生。??現(xiàn)代流量計(jì)的歷史沿革如圖１．１所示。１８５０年前后，以節(jié)式流量計(jì)的研究為標(biāo)志，??開啟了近代流量理論的研宄，并且如家用水表、煤氣表等現(xiàn)代儀表也陸續(xù)走向市場(chǎng)。上??世紀(jì)初期，流量計(jì)的樣式開始增多，如孔板式流量計(jì)、容積式流量計(jì)、浮子流量計(jì)等都??相繼問世，與此同時(shí)，稀釋法、示蹤法等測(cè)量流量的方法也開始被成功應(yīng)用。到了?２０??世紀(jì)５０年代，由于市場(chǎng)對(duì)流量?jī)x表的龐大需求和電子技術(shù)的迅猛發(fā)展促進(jìn)了電磁式、??渦輪式、超聲式和渦街式等新型儀表的研發(fā)和問世，該時(shí)期研發(fā)的流量計(jì)廣泛應(yīng)用至今。??于２０世紀(jì)７０年代后期問世的科里奧利流量計(jì)也沿用至今。??為了解決不同環(huán)境、不同條件下、以不同介質(zhì)為測(cè)量對(duì)象的測(cè)量難題，流量計(jì)的性??能日益完善，種類愈加豐富。進(jìn)入本世紀(jì)后，新技術(shù)流量?jī)x表的發(fā)展一日千里，超聲波??流量計(jì)更是依靠其強(qiáng)大的自身優(yōu)勢(shì)在眾多流量計(jì)中脫穎而出

傳播時(shí)間不同，即傳播速度不同，所以可以根據(jù)這一關(guān)系，求得流體的流速。同時(shí)，管??道的直徑、長(zhǎng)度等可以手動(dòng)測(cè)量的參數(shù)都可視為己知條件，所以根據(jù)流體流量計(jì)算公式??很容易求得在某一段管道內(nèi)的流體流量。時(shí)差法測(cè)量流速原理如圖２．１所示。??Ｌ?］?．??換?＼?ｃ?／?＾?器３??／?０?＼??－…八??ｄＯ?０??＼?／?祕(mì)?＼?／??ＶＩ／?￣?＼ｙ??圖２．１時(shí)差法原理圖??Ｆｉｇ．２．１?Ｍｏｖｅｏｕｔ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ??設(shè)管道直徑為ｄ，單位：ｍ；長(zhǎng)度為Ｉ，單位：ｍ；流體流速為ｖ，單位：ｍ／ｓ；超??聲波靜態(tài)傳播速度為ｃ，單位：ｍ／ｓ。根據(jù)圖２．１可知：??當(dāng)超聲波順流傳播時(shí)，綜合速度是超聲波聲速與流體流速相疊加后的結(jié)果，即ｃ?＋?ｖ，??貝ＩＪ，超聲波順流傳播時(shí)間為：??Ｌ??（＼３?＝???ｃ?＋?ｖ?（２－１）??同理，逆流傳播時(shí)，綜合速度為超聲波聲速與流體流速相互抵消后的結(jié)果，即ｃ－ｖ，貝ＩＪ，??超聲波逆流傳播時(shí)間為：??Ｌ??ｈ＼?＝???ｃ－ｖ?（２－２）??那么，超聲波在流體中順逆流傳播時(shí)間差為：??Ｌ?Ｌ?２Ｌｖ??Ａ／?＝?—???ｃ－ｖ?ｃ?＋?ｖ?ｃ２?－Ｖ２?（２－３）??由于流體的流速與超聲波在流體中的傳播速度相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)，則有ｃ２？ｖ２，那??－１１?－??

傳播時(shí)間不同，即傳播速度不同，所以可以根據(jù)這一關(guān)系，求得流體的流速。同時(shí)，管??道的直徑、長(zhǎng)度等可以手動(dòng)測(cè)量的參數(shù)都可視為己知條件，所以根據(jù)流體流量計(jì)算公式??很容易求得在某一段管道內(nèi)的流體流量。時(shí)差法測(cè)量流速原理如圖２．１所示。??Ｌ?］?．??換?＼?ｃ?／?＾?器３??／?０?＼??－…八??ｄＯ?０??＼?／?祕(mì)?＼?／??ＶＩ／?￣?＼ｙ??圖２．１時(shí)差法原理圖??Ｆｉｇ．２．１?Ｍｏｖｅｏｕｔ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ??設(shè)管道直徑為ｄ，單位：ｍ；長(zhǎng)度為Ｉ，單位：ｍ；流體流速為ｖ，單位：ｍ／ｓ；超??聲波靜態(tài)傳播速度為ｃ，單位：ｍ／ｓ。根據(jù)圖２．１可知：??當(dāng)超聲波順流傳播時(shí)，綜合速度是超聲波聲速與流體流速相疊加后的結(jié)果，即ｃ?＋?ｖ，??貝ＩＪ，超聲波順流傳播時(shí)間為：??Ｌ??（＼３?＝???ｃ?＋?ｖ?（２－１）??同理，逆流傳播時(shí)，綜合速度為超聲波聲速與流體流速相互抵消后的結(jié)果，即ｃ－ｖ，貝ＩＪ，??超聲波逆流傳播時(shí)間為：??Ｌ??ｈ＼?＝???ｃ－ｖ?（２－２）??那么，超聲波在流體中順逆流傳播時(shí)間差為：??Ｌ?Ｌ?２Ｌｖ??Ａ／?＝?—???ｃ－ｖ?ｃ?＋?ｖ?ｃ２?－Ｖ２?（２－３）??由于流體的流速與超聲波在流體中的傳播速度相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)，則有ｃ２？ｖ２，那??－１１?－??
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳建平;葉昌盛;楊世偉;;醫(yī)用超聲探頭的維修與保養(yǎng)[J];醫(yī)療裝備;2018年13期

2 李曉曉;楊向莙;劉智操;;新型三排多功能醫(yī)療超聲探頭設(shè)計(jì)[J];成都大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年01期

3 ;多浦樂在國(guó)內(nèi)率先推出多種特殊超聲探頭[J];無損探傷;2009年01期

4 ;多浦樂——高端超聲探頭新選擇[J];無損探傷;2009年02期

5 宋立為;潘磊;;醫(yī)用超聲探頭維修新手段的探討[J];中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備;2009年05期

6 ;汕頭超聲儀器研究所超聲探頭簡(jiǎn)介[J];中國(guó)超聲醫(yī)學(xué)雜志;2007年02期

7 李文峰,武桂玲;醫(yī)用超聲探頭污染調(diào)查及消毒方法[J];醫(yī)療設(shè)備信息;2003年02期

8 黃大斌;;超聲對(duì)膽道系統(tǒng)結(jié)石的鑒別診斷[J];四川醫(yī)學(xué);1987年05期

9 牛鳳歧;超聲仿真模塊系列產(chǎn)品介紹[J];應(yīng)用聲學(xué);1988年04期

10 張澤琦,衛(wèi)青;直接顯示超聲換能器頻率響應(yīng)特性曲線的一種方法[J];聲學(xué)技術(shù);1988年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張晴暉;頸動(dòng)脈血管壁搏動(dòng)及其調(diào)制下的低速血流超聲檢測(cè)研究[D];云南大學(xué);2017年

2 崔慧海;越野無人駕駛車輛超聲測(cè)障技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

3 許崇永;超聲爆破技術(shù)聯(lián)合L19-(Q-D-lip)精確示蹤和治療腦膠質(zhì)瘤的研究[D];山東大學(xué);2018年

4 任威平;電磁超聲在鋼板中的換能機(jī)理研究及應(yīng)用[D];北京科技大學(xué);2019年

5 呂發(fā)勤;超聲評(píng)價(jià)上腔靜脈阻塞價(jià)值的實(shí)驗(yàn)及臨床應(yīng)用研究[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2004年

6 杜宏偉;生物醫(yī)學(xué)超聲中若干非線性問題的研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

7 任新穎;腫瘤熱療中組織溫度場(chǎng)測(cè)量方法及關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2008年

8 黃生輝;超聲引導(dǎo)下腹橫肌平面（TAP）阻滯在腹部手術(shù)術(shù)后鎮(zhèn)痛的臨床研究[D];蘭州大學(xué);2017年

9 溫世杰;數(shù)字式醫(yī)學(xué)超聲內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)的研究[D];天津大學(xué);2009年

10 王文韜;結(jié)構(gòu)損傷聲發(fā)射和超聲/相控陣檢測(cè)與識(shí)別方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉孟;基于超聲法的氣力輸送管道流速測(cè)量方法研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2019年

2 羅垚;儲(chǔ)罐底板電磁超聲橫波測(cè)厚系統(tǒng)研制[D];華中科技大學(xué);2019年

3 王玉琢;超聲流量檢測(cè)信號(hào)處理技術(shù)研究[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2019年

4 羅經(jīng)晶;大規(guī)格鈦合金棒材超聲分區(qū)檢測(cè)研究[D];上海交通大學(xué);2015年

5 譚璇妮;超聲引導(dǎo)下真空輔助微創(chuàng)旋切活檢系統(tǒng)在乳腺疾病診治中的臨床研究[D];中國(guó)人民解放軍陸軍軍醫(yī)大學(xué);2019年

6 詹偉;應(yīng)力狀態(tài)下涂層結(jié)構(gòu)內(nèi)超聲傳播及檢測(cè)分析[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

7 游劍;聚合物共混擠出混合質(zhì)量的超聲在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2019年

8 陳鵬輝;增材制造過程中電磁超聲在線缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的研究[D];華中科技大學(xué);2019年

9 王永靜;超聲引導(dǎo)下針刀聯(lián)合局部注射治療第三腰椎橫突綜合征的療效觀察[D];南昌大學(xué);2019年

10 孫學(xué)禮;基于單雙頻超聲探頭的手勢(shì)識(shí)別與肌肉性能評(píng)價(jià)探索[D];上海交通大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2880417