本文關(guān)鍵詞：雙頻超聲波多普勒流量計(jì)的研究與設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超聲波多普勒流量計(jì)主要用于污水類非純凈液體和固體顆粒的兩相流的流量測量，它具有分辨率高，對(duì)流速變換響應(yīng)快，對(duì)流體的壓力、粘度和溫度等因素不敏感的優(yōu)點(diǎn)，但超聲多普勒流量計(jì)的精度和穩(wěn)定性對(duì)于高精度測量要求，還是滿足不了要求，我們采用雙頻多普勒技術(shù)(DFD)很好地解決了這個(gè)問題，因此雙頻超聲波多普勒流量測量技術(shù)的研究是一項(xiàng)非常有實(shí)用價(jià)值的研究課題。 在原我們成功研制的單通道超聲波多普勒流量計(jì)的基礎(chǔ)上，通過查閱文獻(xiàn)和理論分析，本文建立了雙頻多普勒測量方法的理論基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一理論的可行性。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套完整以TI公司的TMS320F240 DSP作為核心處理器件的雙頻多普勒流量計(jì)測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅具有瞬時(shí)流速、流量、累計(jì)流量等顯示功能，，還具有電流輸出(4～20mA)和多普勒頻譜動(dòng)態(tài)顯示的功能，有利于實(shí)時(shí)觀測信號(hào)狀態(tài)，特別是對(duì)流量計(jì)的安裝非常有利。 與傳統(tǒng)的單頻多普勒流量測量不同，雙頻超聲波多普勒流量測量系統(tǒng)產(chǎn)生兩組異頻、獨(dú)立的超聲波信號(hào)，兩種頻率用于識(shí)別信號(hào)，它能有效去除噪聲信號(hào)，并將準(zhǔn)確識(shí)別出的多普勒信號(hào)進(jìn)行平方放大。 本系統(tǒng)引入先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在頻域上對(duì)多普勒信號(hào)進(jìn)行有效的處理。具體方法是首先對(duì)兩個(gè)通道的多普勒信號(hào)采樣，分別進(jìn)行FFT變換求其功率譜；然后將其中一個(gè)通道的功率譜移位，使流量多普勒信號(hào)頻移重疊而噪聲被錯(cuò)開；將兩束信號(hào)的功率譜相乘，結(jié)果多普勒信號(hào)被平方放大，而噪聲信號(hào)被大大衰減，使多普勒信號(hào)更加容易識(shí)別和跟蹤；再在相乘后的功率譜上應(yīng)用峰值逼近法，加上適當(dāng)?shù)臄?shù)字濾波技術(shù)得到較精確的多普勒頻移值；最后根據(jù)多普勒效應(yīng)原理，求取管道中流體的流速及其它數(shù)據(jù)量。其軟件穩(wěn)定性好，效率高，操作靈活方便。 最后對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，采用雙頻多普勒技術(shù)大大提高了儀表的精度和穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：多普勒 雙頻多普勒技術(shù) 流量計(jì) 峰值逼近 數(shù)字信號(hào)處理
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：TH814
【目錄】：

• 0 前言7-9
• 1 超聲波多普勒流量計(jì)的工作原理9-14
• 1.1 多普勒效應(yīng)9-11
• 1.1.1 聲源相對(duì)于靜止的觀察者運(yùn)動(dòng)9-10
• 1.1.2 觀察者相對(duì)于靜止的聲源運(yùn)動(dòng)10-11
• 1.2 超聲波多普勒流量計(jì)的工作原理11-13
• 1.2.1 流量測量方程11-12
• 1.2.2 算法的改進(jìn)12-13
• 1.3 雙頻超聲波多普勒流量計(jì)的提出13-14
• 2 雙頻超聲波多普勒流量計(jì)的設(shè)計(jì)原理14-20
• 2.1 理論模型14-15
• 2.2 雙頻超聲波多普勒流量計(jì)的工作原理15-16
• 2.3 有關(guān)流量方程的幾點(diǎn)討論16-20
• 2.3.1 超聲波多普勒流量計(jì)工作頻率的選取16-17
• 2.3.2 管內(nèi)流體的流速分布17-18
• 2.3.3 流體動(dòng)力學(xué)分析18-20
• 3 硬件電路設(shè)計(jì)20-33
• 3.1 系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)框圖20-23
• 3.2 模擬系統(tǒng)模塊23-26
• 3.2.1 窄帶LC調(diào)諧濾波器23
• 3.2.2 調(diào)理電路23-26
• 3.3 數(shù)據(jù)處理及人機(jī)接口模塊26-31
• 3.3.1 TMS320F240 DSP中央處理器26-27
• 3.3.2 液晶顯示器及鍵盤模塊27-29
• 3.3.3 外部RAM及串行EEPROM X2504529-30
• 3.3.4 數(shù)模轉(zhuǎn)換及4～20mA輸出30-31
• 3.4 硬件抗干擾技術(shù)31-32
• 3.4.1 干擾噪聲的來源及危害31
• 3.4.2 抗干擾措施31-32
• 3.5 小結(jié)32-33
• 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)33-42
• 4.1 系統(tǒng)軟件流程33-34
• 4.2 軟件模塊介紹34-41
• 4.2.1 初始化模塊34-35
• 4.2.2 監(jiān)控模塊35
• 4.2.3 定時(shí)模塊35-37
• 4.2.4 鍵盤掃描模塊37-39
• 4.2.5 數(shù)據(jù)處理模塊39
• 4.2.6 顯示模塊39-40
• 4.2.7 看門狗模塊40-41
• 4.2.8 串行E~2PROM寫入模塊41
• 4.3 小結(jié)41-42
• 5 數(shù)據(jù)處理42-59
• 5.1 超聲波多普勒信號(hào)42-44
• 5.1.1 時(shí)域多普勒信號(hào)表達(dá)式42
• 5.1.2 頻域多普勒信號(hào)42-44
• 5.1.3 功率譜密度與流速的關(guān)系44
• 5.2 多普勒信號(hào)的獲取與分析44-51
• 5.2.1 信號(hào)的取樣44-45
• 5.2.2 信號(hào)的功率譜分析45-48
• 5.2.3 信號(hào)的移位及平方放大48-50
• 5.2.4 多普勒頻移值的學(xué)習(xí)50-51
• 5.3 窗函數(shù)51-54
• 5.3.1 窗函數(shù)的要求51-52
• 5.3.2 幾種窗函數(shù)的比較52-54
• 5.4 數(shù)字濾波方法54-58
• 5.4.1 濾波方法的選擇及處理結(jié)果54-56
• 5.4.2 一種中值濾波快速算法56-58
• 5.5 小結(jié)58-59
• 6 新技術(shù)的展望59-62
• 6.1 頻譜細(xì)化59
• 6.2 多聲道測量59-60
• 6.3 多普勒信號(hào)的小波分析法60-62
• 結(jié)束語62-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 致謝65-67

【引證文獻(xiàn)】

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周永貴;李小京;;超聲波多普勒流量計(jì)信號(hào)處理方法研究[A];全國第五屆信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議�？�(第一冊(cè))[C];2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 任寶;風(fēng)翼—柴油機(jī)混合動(dòng)力船舶特性分析研究與風(fēng)帆控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];大連海事大學(xué);2011年

2 金晶;基于ARM的超聲波風(fēng)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];南京信息工程大學(xué);2008年

3 韓新春;風(fēng)帆助力船舶風(fēng)速風(fēng)向的檢測方法研究[D];大連海事大學(xué);2010年

4 曹亞鵬;基于超聲波方法的一次風(fēng)風(fēng)速監(jiān)測系統(tǒng)的研究[D];東北電力大學(xué);2010年

5 葛志鑫;移動(dòng)式超聲波風(fēng)速風(fēng)向測量系統(tǒng)[D];南京信息工程大學(xué);2012年

6 張延成;基于FPGA的地面測風(fēng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];南京理工大學(xué);2013年

7 楊軍;風(fēng)力助航船的風(fēng)向風(fēng)速的檢測方法研究[D];大連海事大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：雙頻超聲波多普勒流量計(jì)的研究與設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：292747