發(fā)布時間：2023-10-21 15:39

　　超聲波流量計是一種用超聲波測量流體流速來計算體積流量的流量計。利用超聲波換能器,流量計可以通過超聲脈沖發(fā)射與接收或通過多普勒效應(yīng)測量頻移來獲得所測量的時間的差異,從而測量出沿超聲發(fā)射路徑的流體的平均速度。相對于其他流量計而言,超聲波流量計受被測流體的溫度、壓力、密度、電導率影響較小,測量精度高,且安裝與拆卸較為方便,維護成本低。但國外技術(shù)較先進的超聲波流量計的價格通常較高,這會提高用戶的生產(chǎn)成本,所以對超聲波流量計進行研究是非常有意義的。本文對超聲波流量計行業(yè)發(fā)展近況、課題的研究目的和意義進行了簡要介紹,介紹了超聲學相關(guān)理論基礎(chǔ),并分析了不同類型超聲波流量計的工作原理。同時使用不同材質(zhì)的材料制作的匹配層進行測試,探究了匹配層對超聲波信號的影響。本文對提出了一種超聲波流量計的總體設(shè)計方案,其主要包含以下幾個部分:超聲波傳感器模塊、中間測量管段模塊、超聲波發(fā)射接收與處理模塊與上位機模塊等。完成了中間測量管段的制作以及超聲波傳感器的選取。本文提出了兩種不同的超聲波信號處理單元設(shè)計方案,分別是單通道同時發(fā)射與接收超聲波信號的方案和多通道交替發(fā)射與接收超聲波信號的方案。詳細講述了兩種方案各個模塊...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究內(nèi)容
    1.4 本文的組織結(jié)構(gòu)
第二章 超聲波流量計相關(guān)理論
    2.1 超聲學理論基礎(chǔ)
        2.1.1 超聲波的特性
        2.1.2 超聲波的分類
    2.2 聲阻抗與聲衰減
        2.2.1 聲阻抗相關(guān)概念
        2.2.2 聲衰減相關(guān)概念
    2.3 超聲波在異質(zhì)界面的傳播
        2.3.1 超聲波入射到單一平界面
        2.3.2 超聲波入射到薄層界面
    2.4 超聲波流量計工作原理
        2.4.1 時差法
        2.4.2 波束偏移法
        2.4.3 多普勒法
        2.4.4 相關(guān)法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 超聲波流量計總體方案設(shè)計
    3.1 超聲波流量計總體結(jié)構(gòu)
    3.2 超聲波傳感器模塊
        3.2.1 超聲波傳感器的安裝方式
        3.2.2 外加式超聲波傳感器測試
        3.2.3 超聲波傳感器選取
    3.3 中間測量管段部分
    3.4 本章小結(jié)
第四章 單通道同發(fā)同收超聲波處理單元的設(shè)計
    4.1 單通道同發(fā)同收超聲波處理單元的總體結(jié)構(gòu)
    4.2 FPGA芯片選取
    4.3 超聲波發(fā)射與接收模塊的設(shè)計
        4.3.1 超聲波發(fā)射部分的設(shè)計
        4.3.2 超聲波接收部分的設(shè)計
    4.4 可控制增益模塊的設(shè)計
        4.4.1 可變增益放大器AD8332相關(guān)設(shè)計
        4.4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器LTC2630相關(guān)設(shè)計
    4.5 濾波與放大模塊的設(shè)計
        4.5.1 LC濾波電路
        4.5.2 運算放大器LT6234相關(guān)設(shè)計
    4.6 A/D模塊的設(shè)計
        4.6.1 A/D驅(qū)動電路的設(shè)計
        4.6.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7352相關(guān)設(shè)計
    4.7 電源模塊的設(shè)計
        4.7.1 穩(wěn)壓器LT3042相關(guān)設(shè)計
        4.7.2 升壓穩(wěn)壓器LT3487相關(guān)設(shè)計
        4.7.3 升壓穩(wěn)壓器LTC3114相關(guān)設(shè)計
    4.8 本章小結(jié)
第五章 多通道交替收發(fā)超聲波處理單元的設(shè)計
    5.1 多通道交替收發(fā)超聲波處理單元總體結(jié)構(gòu)
    5.2 電源模塊的設(shè)計
    5.3 MOS管開關(guān)的設(shè)計
        5.3.1 雙溝道場效應(yīng)管MCH6613
        5.3.2 單柵極驅(qū)動器UCC27531
    5.4 濾波與放大電路的設(shè)計
        5.4.1 濾波電路的設(shè)計
        5.4.2 ADA4075運算放大器相關(guān)設(shè)計
    5.5 USB模塊的設(shè)計
    5.6 TDC系列芯片相關(guān)設(shè)計
        5.6.1 模擬前端TDC1000相關(guān)設(shè)計
        5.6.2 時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器TDC7200相關(guān)設(shè)計
    5.7 FPGA程序設(shè)計與測試
    5.8 本章小結(jié)
第六章 Labview上位機的實現(xiàn)以及軟硬件測試
    6.1 上位機的設(shè)計與實現(xiàn)
        6.1.1 用戶登陸部分
        6.1.2 數(shù)據(jù)處理部分
        6.1.3 TDC1000參數(shù)設(shè)置部分
    6.2 軟硬件測試
    6.3 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果



本文編號：3856128