本文關(guān)鍵詞：基于時差法超聲波流量計的設(shè)計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華南理工大學(xué)》 2013年

基于時差法超聲波流量計的設(shè)計與研究

鄧凱  

【摘要】：超聲波流量計是一種集聲學(xué)測量技術(shù)、電子技術(shù)和傳感器技術(shù)于一身的流量計，可用于各種液體和氣體流量的測量。由于超聲波流量計具有量程范圍寬、價格低、可做非接觸測量、無壓力損失、通用性好和適合大管徑及高溫高壓場合等優(yōu)點，在工業(yè)計量領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)對超聲波流量計的研究起步比較晚，目前國產(chǎn)的超聲波流量計通常存在測量精度低、硬件電路復(fù)雜和穩(wěn)定性差等不足，技術(shù)與國際先進水平存在較大差距，對超聲波流量計測量原理進行深入研究，對儀表的結(jié)構(gòu)和電路系統(tǒng)進行改進和提高，符合我國測量技術(shù)發(fā)展的需求。 時差法原理是通過超聲波信號在被測流體順流和逆流傳播時間的差來計算出流體流速，它是超聲波流量計應(yīng)用最廣泛的先進測量原理之一。本論文針對國內(nèi)自主研制產(chǎn)品存在的問題，在時差法流量測量原理的基礎(chǔ)上，研發(fā)設(shè)計出一款測量精度達到國內(nèi)領(lǐng)先水平、性能穩(wěn)定的新型超聲波流量計。 論文首先分析了時差法測量原理，對時差法測量流量的計算算法進行了分析和比較，推演出一種改進的算法，避免了電路延遲時間和聲速的影響。利用流體力學(xué)原理對管道流場進行了深入的分析，，給出了非理想流場線面修正系數(shù)的計算方法，從而減少了流場因素的影響，提高了超聲波流量計的測量精度。 其次，對時差法超聲波流量計的硬件系統(tǒng)進行了研究和設(shè)計，選擇TDC-GP21為高精度時間測量芯片、MSP430單片機為主控芯片，大大簡化了硬件電路，實現(xiàn)了系統(tǒng)的低功耗；對硬件系統(tǒng)進行了抗干擾設(shè)計，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。結(jié)合硬件系統(tǒng)，對測量管段進行了研究和設(shè)計，為測量管段的設(shè)計提供了一種思路。 接著，結(jié)合硬件系統(tǒng)和測量管段，對超聲換能器進行了深入的研究和設(shè)計，應(yīng)用ANSYS軟件對超聲換能器進行了仿真，為超聲換能器的設(shè)計提供了一種思路。在軟件方面，完成了軟件系統(tǒng)各模塊流程圖的設(shè)計和程序的編寫。 最后，試制了超聲波流量計樣機，對樣機進行了靜水試驗和標定試驗測試，根據(jù)測試結(jié)果確定了樣機的主要性能參數(shù)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH814.92
【目錄】：

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