本文關(guān)鍵詞：超聲波幅相調(diào)制法氣體介質(zhì)溫度測(cè)量系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 超聲波 溫度 氣體介質(zhì) 飛行時(shí)間

【摘要】：溫度測(cè)量對(duì)于工業(yè)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、設(shè)備安全運(yùn)行等領(lǐng)域有重要意義,獲取準(zhǔn)確的測(cè)量溫度是一個(gè)有挑戰(zhàn)性的問題。傳統(tǒng)的溫度測(cè)量方法按測(cè)量方式分類大致分為接觸式和非接觸式測(cè)量?jī)深�。接觸式測(cè)量方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)。然而,由于檢測(cè)部分接觸被測(cè)對(duì)象,對(duì)被測(cè)對(duì)象原本的溫度分布狀態(tài)造成影響,導(dǎo)致測(cè)量誤差。非接觸式測(cè)量方法不干擾被測(cè)對(duì)象溫度分布,彌補(bǔ)了接觸式測(cè)量的缺陷,已獲得了廣泛地關(guān)注。由于超聲波具有方向性好、穿透能力強(qiáng)、易于獲得集中的聲能等特性,可適應(yīng)光線昏暗、粉塵濃度大、有毒有害介質(zhì)及強(qiáng)電磁輻射等極端測(cè)量場(chǎng)合,被廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量領(lǐng)域。本文主要研究超聲波氣體介質(zhì)溫度測(cè)量方法。主要的研究工作為：(1)基于超聲波傳播的基本規(guī)律和熱力學(xué)理論,闡明了超聲測(cè)溫的原理；指明了超聲波傳播速度與介質(zhì)溫度的關(guān)系；明確了準(zhǔn)確獲取飛行時(shí)間(TOF)測(cè)量數(shù)據(jù)是超聲溫度測(cè)量的基礎(chǔ)。(2)研究分析了多種飛行時(shí)間測(cè)量方法的原理和優(yōu)缺點(diǎn),為了避免接收波前緣延時(shí)的問題,并克服閾值法、互相關(guān)法、相位差法等方法的缺點(diǎn),采用了幅相調(diào)制法測(cè)量超聲波氣體介質(zhì)中的飛行時(shí)間,可以快速簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)超聲波飛行時(shí)間的首尾節(jié)點(diǎn)標(biāo)定。(3)設(shè)計(jì)并制作了超聲波溫度測(cè)量系統(tǒng)。以STC單片機(jī)為核心器件,綜合應(yīng)用超聲波換能器、放大電路、多路開關(guān)、施密特反向觸發(fā)器、上位機(jī)等硬件設(shè)備,以及通過單片機(jī)計(jì)時(shí)器測(cè)量TOF的軟件流程,實(shí)現(xiàn)TOF數(shù)據(jù)測(cè)量。分析了超聲波溫度測(cè)量系統(tǒng)的誤差,研究了電氣誤差、TOF測(cè)量方法的誤差和環(huán)境誤差的主要原因及系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,為實(shí)現(xiàn)超聲波氣體介質(zhì)溫度測(cè)量奠定了基礎(chǔ)。(4)采用實(shí)驗(yàn)方法證明了超聲波溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和方法的準(zhǔn)確性,明確了氣體介質(zhì)中溫度的測(cè)量范圍(35℃-90℃)和測(cè)量精度,并提出了一種改進(jìn)的幅相調(diào)制波形,提高了系統(tǒng)的測(cè)量速度和效率。
【關(guān)鍵詞】：超聲波 溫度 氣體介質(zhì) 飛行時(shí)間
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH811;TB559
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究的背景和意義11-13
• 1.1.1 常用的溫度測(cè)量方法11-13
• 1.2 超聲溫度測(cè)量方法13-16
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 超聲波溫度測(cè)量原理和方法18-29
• 2.1 超聲波溫度測(cè)量基本理論18-21
• 2.1.1 超聲波傳播的基本規(guī)律18-20
• 2.1.2 熱力學(xué)理論20-21
• 2.2 超聲波溫度測(cè)量方法21-28
• 2.2.1 飛行時(shí)間法21-23
• 2.2.2 飛行時(shí)間的測(cè)量方法23-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第3章 超聲波溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)29-46
• 3.1 超聲波溫度測(cè)量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)29-41
• 3.1.1 超聲波發(fā)射接收裝置29-32
• 3.1.2 控制電路32-35
• 3.1.3 信號(hào)處理電路35-39
• 3.1.4 其他電路39-41
• 3.2 超聲波溫度測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)41-43
• 3.3 超聲波溫度測(cè)量系統(tǒng)誤差分析43-45
• 3.3.1 硬件電路的電氣誤差43
• 3.3.2 TOF測(cè)量方法的誤差43-44
• 3.3.3 環(huán)境誤差44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 超聲波溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)46-60
• 4.1 超聲波溫度測(cè)量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)46-49
• 4.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)一：換能器工作狀態(tài)實(shí)驗(yàn)49-50
• 4.2.1 換能器工作狀態(tài)實(shí)驗(yàn)過程49
• 4.2.2 換能器工作狀態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果49-50
• 4.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)二：幅相調(diào)制方法可行性實(shí)驗(yàn)50-53
• 4.3.1 幅相調(diào)制方法可行性實(shí)驗(yàn)過程50-51
• 4.3.2 幅相調(diào)制方法可行性實(shí)驗(yàn)結(jié)果51-52
• 4.3.3 幅相調(diào)制方法的改進(jìn)52-53
• 4.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)三：TOF測(cè)量實(shí)驗(yàn)53-55
• 4.4.1 TOF測(cè)量實(shí)驗(yàn)過程53
• 4.4.2 TOF測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果53-55
• 4.5 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)四：距離測(cè)量實(shí)驗(yàn)55-56
• 4.5.1 距離測(cè)量實(shí)驗(yàn)過程55
• 4.5.2 距離測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果55-56
• 4.6 溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)56-58
• 4.6.1 溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)過程56-57
• 4.6.2 溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果57-58
• 4.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)論58
• 4.8 本章小結(jié)58-60
• 第5章 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 總結(jié)60
• 5.2 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果65-66
• 致謝66

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