發(fā)布時間：2017-08-09 18:50

  本文關(guān)鍵詞：基于高頻超聲的液體流量測量機理及方法研究

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【摘要】：在工業(yè)生產(chǎn)和人們的生活中許多地方都要用到流量測量,大多數(shù)現(xiàn)有的流量計需要截斷管道進行測量,不僅影響管道中的流體流動,而且這些流量計壞了以后更換麻煩。超聲流量計是近年來研究的熱門,本文研究了基于高頻超聲的液體流量測量機理及方法,可以在管道外對流體進行非接觸測量,具有使用方便、功能多樣等優(yōu)點。本文在詳實研究國內(nèi)外各種流量計的基礎(chǔ)上,對課題的背景及研究超聲流量計的目的和意義進行了闡述,然后分析了超聲流量計國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài),著重研究了時差式超聲流量計的原理并進行了設(shè)計,本論文主要內(nèi)容包括:首先,對幾種超聲流量計的原理進行了探討,比較了優(yōu)缺點。研究了時差式超聲流量計的兩種測時方法,包括用模擬電路直接測量延時以及基于互相關(guān)技術(shù)的延時計算方法。其次,研究不同頻率的超聲信號在管道中的不同的傳輸波場。采用COMSOL軟件仿真了不同頻率的超聲在水管中的傳播,確定不同頻率的超聲在管道中的聲壓級分布,為超聲探頭頻率的選擇提供了依據(jù)。再次,在介紹TDC-GP21檢測時延的芯片及采用的超聲探頭的基礎(chǔ)上,設(shè)計了基于TDC-GP21的時差式超聲流量計。構(gòu)建了超聲流量計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計了電路圖、繪制PCB電路版圖,同時編寫了相關(guān)模塊的程序。最后,搭建了高頻超聲流量計的實驗系統(tǒng),并對系統(tǒng)、探頭及電路的輸入輸出特性進行了測試。
【關(guān)鍵詞】：高頻超聲 非接觸 時差式 COMSOL
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH814
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析12-14
• 1.3 研究內(nèi)容及章節(jié)安排14-15
• 第2章 時差式超聲流量計綜合研究15-29
• 2.1 時差法測流速15-17
• 2.2 直接測量傳播時間17-18
• 2.2.1 門限電平法確定信號接收時刻17-18
• 2.2.2 串聯(lián)門電路計時18
• 2.3 互相關(guān)算法計算傳播時間18-23
• 2.3.1 A/D轉(zhuǎn)換19
• 2.3.2 互相關(guān)算法計算信號延時19-20
• 2.3.3 改進的互相關(guān)算法20-21
• 2.3.4 改進發(fā)射信號再做互相關(guān)21-23
• 2.4 寬波束超聲流量計23-25
• 2.5 不同頻率的超聲在管道中傳播的仿真25-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 硬件設(shè)計29-39
• 3.1 電源模塊30
• 3.2 3.3V/5V器件I/O口互連30-32
• 3.3 時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器TDC-GP2132-38
• 3.3.1 GP21特性32-33
• 3.3.2 GP21操作碼和寄存器33-34
• 3.3.3 脈沖發(fā)生器34-35
• 3.3.4 模擬輸入部分35-36
• 3.3.5 計時部分36-37
• 3.3.6 外圍電路37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第4章 軟件設(shè)計39-47
• 4.1 通過按鍵設(shè)置管道直徑40-41
• 4.2 GP21與單片機通信41-42
• 4.3 GP21模塊程序42-46
• 4.3.1 配置GP21控制寄存器42-43
• 4.3.2 無限循環(huán)測流量43-45
• 4.3.3 浮點數(shù)轉(zhuǎn)字符串程序45-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 第5章 系統(tǒng)實驗測試47-52
• 5.1 探頭特性測試47-48
• 5.2 測試波形48-49
• 5.3 實驗系統(tǒng)49-51
• 5.4 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-53
• 參考文獻53-56
• 致謝56-57
• 附錄 電路原理圖57

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本文編號：646721