本文關(guān)鍵詞：特定流體流量的超聲多普勒法測量技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 流量計 多普勒頻移 混頻器 人工蜂群算法 功率譜

【摘要】：超聲波多普勒流量計屬于新型流量儀表,適用對含有固體微�；驓馀莸囊合嗔黧w流速的測量。但由于其多普勒頻移難以捕捉,所以多普勒法的測量精度比時差法測量精度低。因此,對超聲波多普勒流量計的研究,尤其對多普勒頻移信號的去噪、提取及處理計算是十分必要的。本文主要研究一種超聲波液相流量精確化數(shù)據(jù)處理方法,包括硬件上的頻率變換和軟件上計算平均頻移的新方法,解決了現(xiàn)有多普勒流量測量方法精度低、誤差大的不足。論文的主要工作如下:1.介紹了超聲波流量計的測量原理及特點,并提出了一種超聲波液相流量精確化數(shù)據(jù)處理方法。2.超聲波多普勒頻移信號的提取。選用2MHz的超聲波可以識別絲米級別的粒子,可以更多地利用較小粒子反饋的流速信息以至于減小流速誤差;運用了基于模擬乘法器的混頻器及低通濾波器的組合電路,實現(xiàn)了在回波信號中提取出多普勒頻移信號。這樣避免了信號在高頻段上進(jìn)行采樣時采樣頻率過高所帶來的計算量大、運算時間長的缺點,從而提高了流速信息的實時性和瞬時流量測量的準(zhǔn)確性。3.超聲波多普勒頻移信號的處理。頻移信號經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換以及數(shù)字濾波,尤其是基于ABC(ABC:artificial bee colony)算法的數(shù)字濾波的設(shè)計方案,可以有效的降低噪聲信號;通過對濾波后頻移信號做FFT得到其功率譜,再對功率譜進(jìn)行加權(quán)求平均以得到有用的頻偏信號繼而得到管道內(nèi)流體流速信息。4.結(jié)合仿真結(jié)果和試驗測量數(shù)據(jù),驗證了此方法的有效性。結(jié)果證明:所研究的超聲波多普勒頻移信號的處理方法可減少噪聲對頻移信號的干擾,得到預(yù)期的精度要求。
【關(guān)鍵詞】：流量計 多普勒頻移 混頻器 人工蜂群算法 功率譜
【學(xué)位授予單位】：延安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH814.92
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 選題的背景及研究的意義8-9
• 1.2 超聲波流量計國內(nèi)外發(fā)展以及研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 本章總結(jié)12-13
• 第二章 超聲波流量計概述及多普勒方法測量理論13-20
• 2.1 超聲波流量計的分類13-17
• 2.1.1 損失能量法13
• 2.1.2 附加能量法13-17
• 2.2 超聲波流量計的特性17-18
• 2.3 超聲波多普勒流量計測量基本原理18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第三章 超聲波多普勒流量計的設(shè)計方案20-25
• 3.1 超聲波多普勒流量計的設(shè)計分析20
• 3.2 超聲波多普勒流量計的具體步驟20-24
• 3.2.1 超聲波換能器的頻率選取21
• 3.2.2 超聲波頻移信號提取21-22
• 3.2.3 超聲波頻移信號處理22-24
• 3.4 本章小結(jié)24-25
• 第四章 超聲波多普勒頻移信號提取與流量計設(shè)計25-34
• 4.1 多普勒頻移信號的提取方法25-26
• 4.1.1 頻移信號的提取理論25
• 4.1.2 數(shù)學(xué)證明25-26
• 4.2 頻移信號提取的放大器設(shè)計26-30
• 4.2.1 放大器的設(shè)計26-28
• 4.2.2 放大器的仿真28-30
• 4.3 頻移信號提取的混頻器設(shè)計30-32
• 4.3.1 混頻器的設(shè)計30-32
• 4.4 頻移信號提取的低通濾波器的設(shè)計32-33
• 4.5 本章總結(jié)33-34
• 第五章 超聲波多普勒頻移信號算法處理34-54
• 5.1 數(shù)字主控開發(fā)板34-38
• 5.1.1 DSP芯片介紹34-36
• 5.1.2 CPLD芯片介紹36-38
• 5.2 AD模數(shù)轉(zhuǎn)換38-39
• 5.3 數(shù)字濾波39-45
• 5.3.1 群優(yōu)化算法40-41
• 5.3.2 人工蜂群算法41-42
• 5.3.3 提出降噪的方法42-44
• 5.3.4 數(shù)字濾波器的設(shè)計44-45
• 5.4 離散頻移信號的數(shù)據(jù)處理45-51
• 5.4.1 快速傅里葉變換45-49
• 5.4.2 平穩(wěn)回波頻率功率譜離散化處理49-50
• 5.4.3 模擬仿真與結(jié)果50-51
• 5.5 試驗數(shù)據(jù)與結(jié)果分析51-52
• 5.6 本章總結(jié)52-54
• 第六章 結(jié)論與展望54-56
• 6.1 結(jié)論54
• 6.2 展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 附錄 160-70
• 附錄 270-72
• 致謝72-73
• 攻讀學(xué)位期間研究成果73

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 黃雄飛;苑秉成;陳喜;;寬帶多普勒聲納信號頻譜特性分析[J];應(yīng)用聲學(xué);2009年04期

2 李文臣;王雪松;王國玉;;Radon-Wigner變換法加速目標(biāo)多普勒回波提取[J];無線電工程;2009年07期

3 張進(jìn)明;蔡武昌;;我國流量儀表的發(fā)展及現(xiàn)狀[J];上海計量測試;2007年04期

4 邱立存;王汝琳;;采用頻譜分析技術(shù)的多普勒超聲波流量計的研究[J];微計算機信息;2006年13期

5 張莉,楊永明;基于CPLD的IIR濾波器的實現(xiàn)[J];電子器件;2002年03期

6 劉斌,汪源源,王威琪;利用改進(jìn)的百分比法提取多普勒血流聲譜圖包絡(luò)[J];聲學(xué)技術(shù);1998年01期

7 ;美國Controlotron超聲波流量計[J];水利水文自動化;1997年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 殷光;超聲波流量測量技術(shù)研究[D];西安石油大學(xué);2012年

2 張培芬;井下超聲波多普勒流量測量技術(shù)研究[D];西安石油大學(xué);2011年

3 翟金龍;基于DSP的超聲波多普勒流量計的設(shè)計[D];太原理工大學(xué);2011年

4 范樂;基于DSP的超聲波多普勒流量計設(shè)計與研究[D];河南理工大學(xué);2010年

5 肖陽;基于DSP的伺服電機的調(diào)速系統(tǒng)的控制設(shè)計[D];武漢理工大學(xué);2009年

6 蘭純純;時差法超聲波流量計的研究[D];重慶大學(xué);2006年

7 亓月剛;雙頻超聲波多普勒流量計的研究與設(shè)計[D];大連理工大學(xué);2004年

8 丁麗晶;基于DPS技術(shù)的超聲波多普勒流量計的設(shè)計[D];大連理工大學(xué);2002年

，

本文編號：1052523