【摘要】：氣體流量檢測(cè)在化工、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)和日常生活中起著重要作用,超聲氣體流量計(jì)具有非接觸性、穩(wěn)定可靠、測(cè)量精度高和安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì),在氣體流量測(cè)量領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于氣體的特殊性和測(cè)量條件的多變性,超聲氣體流量計(jì)的性能還不夠完善,有待進(jìn)一步研究與分析。尤其是對(duì)小流量測(cè)量而言,依然處于研制和小范圍使用階段。因此,對(duì)基于超聲檢測(cè)的氣體小流量測(cè)量的研究與測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有理論和實(shí)際意義。本文提出一種基于時(shí)差法超聲檢測(cè)的氣體流量計(jì)設(shè)計(jì)方案,首先對(duì)其流量測(cè)量機(jī)理進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)一種針對(duì)小管徑內(nèi)氣體流量的高精度檢測(cè)方法。從超聲氣體流量計(jì)的測(cè)量不確定度出發(fā),指出系統(tǒng)測(cè)量精度的關(guān)鍵因素并進(jìn)行具體分析;采用增加超聲傳播聲程和減小超聲衰減系數(shù)的平行單聲道安裝法;在理論計(jì)算公式的研究前提下增加系統(tǒng)的溫壓補(bǔ)償,提高檢測(cè)精度;結(jié)合理論分析,建立了從PIC單片機(jī)、超聲換能器、開關(guān)切換電路、放大濾波、比較模塊再回到單片機(jī)系統(tǒng)的超聲信號(hào)調(diào)理系統(tǒng);設(shè)計(jì)了NTC熱敏電阻測(cè)溫電路和XGZP氣體壓力傳感器模塊,進(jìn)行氣體介質(zhì)的溫度和壓力測(cè)量;軟件設(shè)計(jì)部分詳細(xì)介紹了超聲氣體流量計(jì)的氣體流量測(cè)量流程,重點(diǎn)介紹了基于電平比較法的超聲傳播時(shí)長(zhǎng)檢測(cè)方法。通過(guò)串口通信將測(cè)量到的超聲傳播時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)、溫度和壓力數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)氣體流量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,采用MATLAB進(jìn)行最小二乘曲面擬合,從而得到經(jīng)驗(yàn)公式相關(guān)系數(shù),發(fā)送到下位機(jī)系統(tǒng),將系數(shù)備份到EEPROM內(nèi);在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中取出系數(shù)進(jìn)行計(jì)算,將計(jì)算結(jié)果再通過(guò)上位機(jī)驗(yàn)證,驗(yàn)證通過(guò)之后進(jìn)行數(shù)字濾波從而得到氣體實(shí)時(shí)流量值。本文給出了詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和具體的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案,對(duì)氧氣和氮?dú)獾亩旌蠚怏w進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,將系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)氣體流量計(jì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較,對(duì)流量測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn)和誤差分析,并提出修正方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的超聲氣體流量計(jì)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行并符合預(yù)期目標(biāo),能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)小管徑內(nèi)氣體流量的高精度測(cè)量,流量最大誤差小于0.1L/min。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH814.92

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2701749