超聲波熱量表是測量熱量的裝置,在21世紀,超聲波熱量表的需求量在不斷擴大。但是超聲波熱量表在計量方面還有很多不足,像時差的濾波,小流量點測量不穩(wěn)定等,針對這些不足,本文設(shè)計了一款超聲波熱量表,采用U型路徑的超聲波傳播方式,單片機選擇的是MSP430系列,溫度、時差測量芯片選用TDC-GP22,本文針對超聲波熱量表的不足做了以下幾個研究。首先將時差信號的提取做了詳細介紹。用卡爾曼濾波算法對時差進行濾波,并用matlab進行了數(shù)據(jù)的仿真,數(shù)據(jù)是通過實驗得到,仿真完成后發(fā)現(xiàn)用卡爾曼濾波算法可以將時差進行濾波。然后介紹了算術(shù)平均算法在時差濾波中的應(yīng)用,將卡爾曼濾波算法和算術(shù)平均算法進行了實驗對比,通過實驗的對比發(fā)現(xiàn),下載有卡爾曼濾波算法程序的超聲波熱量表誤差穩(wěn)定,并且精度高。下載有算術(shù)平均算法程序的超聲波熱量表能滿足基本二級表的要求,誤差在允許的范圍內(nèi),但是浮動較大。本文設(shè)計的超聲波熱量表使用的是U型超聲波的路徑形式,對影響其時差測量的因素做了分析發(fā)現(xiàn),由于各種因素的影響,流量的計算不能通過公式或理論用時差計算出來,而是要繪制時差和流量的關(guān)系曲線。溫度對流量的測量影響很大,在不同的溫度下有不同...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題的背景及意義
    1.2 超聲波熱量表發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國外的研究現(xiàn)狀
    1.3 超聲波熱量表的概述
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 超聲波熱量表的結(jié)構(gòu)及原理分析
    2.1 超聲波熱量表的安裝
        2.1.1 超聲波熱量表的安裝原理
    2.2 超聲波熱量表的測量技術(shù)介紹
        2.2.1 超聲波基礎(chǔ)內(nèi)容
        2.2.2 超聲波的測速原理
    2.3 超聲波測流速的幾種方法
        2.3.1 超聲波測流速聲循環(huán)法
        2.3.2 超聲波多普勒法測流速
        2.3.3 超聲波聲道的安裝形式
    2.4 本文設(shè)計U型超聲波熱量表流量的計算
        2.4.1 U型超聲波熱量表基表結(jié)構(gòu)
        2.4.2 U型超聲波熱量表流量測量
        2.4.3 U型超聲波熱量表流量測量的誤差分析
        2.4.4 溫度對U型超聲波熱量表流量測量影響的研究
        2.4.5 各種因素對流量測量影響的研究
3 超聲波熱量表的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.1 超聲波熱量表的電路原理
        3.1.1 超聲波熱量表的工作原理
        3.1.2 TDC-GP22時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的介紹
        3.1.3 TDC-GP22時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器與流量的測量
        3.1.4 TDC-GP22時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器與溫度的測量
    3.2 超聲波換能器的研究
        3.2.1 超聲波換能器的工作原理
        3.2.2 超聲波換能器的主要參數(shù)影響
    3.3 超聲波換能器波形峰峰值的檢測
        3.3.1 超聲波換能器在工裝上的安裝
        3.3.2 示波器參數(shù)的調(diào)節(jié)
        3.3.3 超聲波換能器收發(fā)波形的分析
    3.4 超聲波換能器中心頻率及配對偏差的測試
4 基于卡爾曼濾波算法在時差濾波中的應(yīng)用
    4.1 卡爾曼濾波理論
        4.1.1 卡爾曼濾波介紹
    4.2 卡爾曼濾波算法推導(dǎo)
        4.2.1 卡爾曼濾波問題
        4.2.2 新息過程的性質(zhì)
        4.2.3 新息過程的計算
        4.2.4 卡爾曼核心算法
        4.2.5 本文中卡爾曼濾波模型的建立
    4.3 卡爾曼濾波算法在超聲波熱量表提取時差中的應(yīng)用
        4.3.1 超聲波熱量表中時差的提取和數(shù)值分析
        4.3.2 卡爾曼濾波算法在超聲波熱量表時差提取中的應(yīng)用
        4.3.3 卡爾曼濾波算法在時差提取中matlab的仿真研究
    4.4 算術(shù)平均法在超聲波熱量表時差提取中的應(yīng)用
    4.5 卡爾曼濾波和算術(shù)平均法在超聲波熱量表時差濾波中的實驗對比
5 最小二乘法在超聲波熱量表流量計算中的應(yīng)用
    5.1 最小二乘擬合原理
        5.1.1 最小二乘擬合原理介紹
        5.1.2 參數(shù)α,β的最小二乘法估計算法
    5.2 最小二乘擬合在超聲波熱量表流量計算中的應(yīng)用
        5.2.1 改進前時差和時差點流量擬合方法的研究
        5.2.2 用最小二乘法改進后時差和流量點擬合方法的研究
        5.2.3 基于最小二乘擬合法對時差流量點進行擬合的數(shù)據(jù)分析
        5.2.4 超聲波熱量表檢測臺原理
    5.3 實驗數(shù)據(jù)驗證經(jīng)改進后時差流量擬合曲線的穩(wěn)定性研究
        5.3.1 URT-DN80超聲波熱量表曲線繪制完成后流量檢定結(jié)果分析
總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3852761