超聲水表作為新型的智能水表,具有量程比寬、壓損小、始動(dòng)流量低、無(wú)可移動(dòng)部件等特點(diǎn),已逐步應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、日常生活等方面。然而,小口徑超聲水表存在聲程短,信號(hào)微弱容易受到外界干擾,安裝直管段要求較高,測(cè)量精度低和穩(wěn)定性差等問(wèn)題急需解決。本文在前人研究時(shí)差法超聲流量測(cè)量的基礎(chǔ)上,對(duì)小口徑的超聲水表進(jìn)行了較深入研究。首先,針對(duì)超聲水表安裝對(duì)前后直管段的要求,設(shè)計(jì)了一種具有整直器的超聲水表管路,通過(guò)CFD進(jìn)行相關(guān)擾流試驗(yàn)仿真,并與無(wú)整直器模型流場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比,獲得了合理管路結(jié)構(gòu)。其次,采用低功耗設(shè)計(jì)思想,完成了超聲水表樣機(jī)的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)。在硬件電路設(shè)計(jì)中,通過(guò)對(duì)微弱回波信號(hào)進(jìn)行放大濾波、比較整形等電路,有效地減少噪聲信號(hào)對(duì)回波信號(hào)的影響。軟件設(shè)計(jì)中采用窗口開啟時(shí)間自動(dòng)調(diào)節(jié)算法,防止回波信號(hào)衰變對(duì)飛越時(shí)間測(cè)量的影響,提高了超聲水表的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。最后對(duì)超聲水表樣機(jī)進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究,主要包含超聲波發(fā)射電路中激勵(lì)方波個(gè)數(shù)對(duì)回波信號(hào)幅值的影響試驗(yàn)、溫度校準(zhǔn)試驗(yàn)、累積流量試驗(yàn)、擾流試驗(yàn)、壓力損失試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的超聲水表樣機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定,各項(xiàng)性能均滿足預(yù)期要求。
【學(xué)位單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH814.2
【部分圖文】：

90°圖 2.9 聲波聲量輻射方向特性θ =0 時(shí)，其輻射的能量最大，它形成了一個(gè)錐形射線束的張角[47]式(2-19)所示。2 2arcsin 0.61Dλθ = 中λ 為超聲波的波長(zhǎng)，D 為換能器的直徑。超聲波頻率越高，輻指向性越集中。但是，超聲波在傳播的過(guò)程中，衰減系數(shù)與頻率，頻率越高，超聲波衰減的越快，所以頻率也不能選太高。文換能器的檢測(cè)主要采用阻抗分析儀來(lái)檢測(cè)換能器的靜態(tài)阻抗和匹配的阻抗容抗值。動(dòng)態(tài)情況下，通過(guò)阻抗分析儀發(fā)射 800KHz~1掃描，查看換能器最優(yōu)工作頻率，挑選出頻率相匹配的換能器，圖 2.10 所示。由圖可以看出，換能器最優(yōu)工作頻率為 991KHz。

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文T值幅激勵(lì)信號(hào) 回波信號(hào)TyiTci閾值點(diǎn)TonToff圖 2.14 窗口開啟時(shí)間測(cè)量示意圖超聲水表在某恒定溫度，零流量狀態(tài)下，窗口開啟時(shí)間 Tyi的值為示的從脈沖發(fā)射時(shí)間到確定回波信號(hào)到達(dá)波的前一個(gè)峰值波的波谷示波器上具體檢測(cè)方式如圖 2.15 所示。

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文3.2 管道3D建模本文選用的3D管道模型采用本課題組已經(jīng)研究設(shè)計(jì)的 U型聲道布置方內(nèi)嵌反射片的縮進(jìn)管道模型[32]。管道結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2.4 所示，基表選用 D管道，整個(gè)管道長(zhǎng)度為 195mm，管道內(nèi)直徑為 23mm，反射片采用橢圓面管道軸線成 45°，管道縮進(jìn)角θ 取 20°，溫度傳感器斜插管道下游位置，管道模型在 solidworks 中顯示如圖 3.1 所示。Y 軸方向管道剖面圖如圖 3.2 所示
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本文編號(hào)：2863449