【摘要】：遠(yuǎn)程計(jì)量閘門控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程測(cè)控、流量計(jì)量與分水控制等功能,是實(shí)現(xiàn)灌區(qū)全流域高效和科學(xué)調(diào)水的關(guān)鍵組成部分,能有效地解決人工分水、調(diào)水效率低下等問(wèn)題。遠(yuǎn)程計(jì)量閘門控制系統(tǒng)通過(guò)閘門前后的水位監(jiān)測(cè)和閘門開度的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源的科學(xué)調(diào)度。其中,液位測(cè)量傳感器是閘門控制系統(tǒng)中的重要元器件,也是實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量的基礎(chǔ)。為適應(yīng)復(fù)雜的野外環(huán)境,超聲波液位計(jì)應(yīng)便于野外環(huán)境中的安裝與調(diào)試,使之具有較強(qiáng)的抗干擾能力,從而能夠達(dá)到較高的測(cè)量精度和較強(qiáng)的穩(wěn)定性能。論文主要分析了多種明渠液位的測(cè)量原理和方法,并總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn);提出了一種于封閉管道中測(cè)量明渠液位的新型測(cè)量方案,并詳細(xì)地分析了超聲波在封閉管道中的傳播方式,驗(yàn)證了該方案的可行性。封閉式超聲波液位計(jì)的總體設(shè)計(jì)主要由硬件電路與軟件算法組成,其中硬件電路部分主要進(jìn)行了電源供電電路、主控芯片最小系統(tǒng)電路、超聲波收發(fā)電路、溫度采集電路和串口通信電路的設(shè)計(jì);軟件算法部分主要編寫了回波信號(hào)采集程序、液面回波識(shí)別程序、回波前沿判斷程序、溫度采集子程序、平均濾波算法和串口通訊程序,以實(shí)現(xiàn)封閉式超聲波液位計(jì)的測(cè)量與通信功能。完成硬件設(shè)計(jì)和軟件算法的編寫后,搭建室內(nèi)測(cè)試平臺(tái)和實(shí)際灌區(qū)測(cè)試平臺(tái),通過(guò)室內(nèi)靜水實(shí)驗(yàn)、水質(zhì)泥沙含量影響實(shí)驗(yàn)、高低溫環(huán)境實(shí)驗(yàn)和實(shí)際灌渠中的測(cè)量實(shí)驗(yàn)對(duì)封閉式超聲波液位計(jì)進(jìn)行性能測(cè)試。其測(cè)試結(jié)果表明:封閉式超聲波液位計(jì)能有效隔絕外界干擾,在0.2m～2.5m的測(cè)量范圍內(nèi),實(shí)際灌渠中絕對(duì)誤差值在3mm以內(nèi),相對(duì)誤差值為1.2‰,其重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差為0.9mm,并且其外形尺寸較小,便于野外環(huán)境下的使用和安裝,能夠很好地實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有遠(yuǎn)程計(jì)量閘門系統(tǒng)集成,對(duì)環(huán)境具有較高的適應(yīng)能力,達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【圖文】：

量形成反射波并反射回原始介質(zhì)中，另一部分能量則會(huì)穿過(guò)界面，在另一種介質(zhì)逡逑中形成透射波，其反射和透射波都遵循斯涅爾反射和折射定律，其傳播示意圖如逡逑圖２－１所示。逡逑］逡逑＼＼入射線！反射逡逑介質(zhì)１邐邐逡逑丨＼折射線逡逑！邋＼逡逑｛逡逑圖２－１超聲波反射、折射示意圖逡逑圖２－１中“表示入射角，心表示反射角，幻表示折射角。根據(jù)反射和折逡逑射定律，有下式：逡逑８逡逑

能和聲能之間的相互轉(zhuǎn)化［４３１。在工業(yè)上，壓電陶瓷具有的壓電效應(yīng)常被用于實(shí)現(xiàn)逡逑能量轉(zhuǎn)化，其中壓電效應(yīng)又分為正壓電和逆壓電效應(yīng)。超聲波換能器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)逡逑圖如圖２－２所示。逡逑聲匹配層＼邐超聲波福射面逡逑金屬外殼、疆『逡逑屏蔽淋卜、．１邐１１＾＾＾逡逑ｊ邐？Ｓ＇邐邐端子逡逑圖２－２超聲波換能器結(jié)構(gòu)示意圖逡逑當(dāng)發(fā)射電路中的電壓脈沖信號(hào)傳遞到壓電晶體，通過(guò)逆壓電效應(yīng)，，使其產(chǎn)生逡逑與外加交變電信號(hào)頻率相同且強(qiáng)度成正比的形變，當(dāng)形變的頻率與聲匹配層的固逡逑有頻率相同時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生共振，并將由機(jī)械形變形成的超聲波傳遞到介質(zhì)中。當(dāng)逡逑返回的超聲波到達(dá)超聲波輻射面時(shí)，由于正壓電效應(yīng)，壓電晶體將超聲波的振動(dòng)逡逑信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，最后再通過(guò)端子傳輸?shù)浇邮针娐范�，從而完成超聲波的整個(gè)逡逑收發(fā)過(guò)程。逡逑２．２．２超聲波換能器的性能參數(shù)逡逑超聲波探頭的選擇需要考慮中心頻率、接收靈敏度、發(fā)射角、適用環(huán)境、發(fā)逡逑１１逡逑
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S277.9

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 朱家鵬;;介紹一種仰式超聲波液位計(jì)[J];水電站機(jī)電技術(shù);1987年02期

2 ;U型超聲波液位計(jì)[J];工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置;1989年02期

3 唐震;;超聲波液位計(jì)在城市、學(xué)校排水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];文教資料;2006年18期

4 劉艷平;安保慶;趙舒迪;劉冠軍;湯祥林;;高精度氣介式超聲波液位計(jì)研制[J];水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè);2013年04期

5 孫德罡;齊學(xué)鵬;;超聲波液位計(jì)在化工生產(chǎn)應(yīng)用中的常見故障分析[J];電子世界;2014年06期

6 王鐵山,商國(guó)強(qiáng),李冰;智能超聲波液位計(jì)所受干擾的分析及排除[J];石油化工自動(dòng)化;2003年04期

7 尚玉萍;;超聲波液位計(jì)在測(cè)量中的故障分析[J];中國(guó)科技信息;2013年18期

8 傅青喜,苗德霖;鐵路罐車罐外用超聲波液位計(jì)的研制[J];中國(guó)鐵路;2003年03期

9 王正垠，喬秀芳，韓智鵬;一種新型超聲波液位計(jì)的開發(fā)與研制[J];計(jì)量技術(shù);1995年08期

10 韓平;;超聲波液位計(jì)在液位測(cè)量中的應(yīng)用[J];中國(guó)儀器儀表;2011年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 安兆亮;胡央麗;;側(cè)向貼壁式超聲波液位計(jì)校準(zhǔn)方法探索[A];泛在信息社會(huì)中的聲學(xué)——中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2010年全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

2 孫麗梅;劉守寧;張亞先;李長(zhǎng)奇;;超聲波液位計(jì)綜述[A];天津市電視技術(shù)研究會(huì)2009年年會(huì)論文集（1）[C];2009年

3 張俊;夏明;;超聲波液位計(jì)在軋機(jī)污水坑自動(dòng)排放中的應(yīng)用[A];中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2014年會(huì)暨能源計(jì)量與綠色冶金論壇論文集[C];2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李弘;面向明渠灌溉的封閉式超聲波液體計(jì)的開發(fā)[D];北方工業(yè)大學(xué);2019年

2 彭廣亮;新型超聲波液位計(jì)的開發(fā)研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

3 韓升暉;基于單片機(jī)的超聲波液位計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];華北電力大學(xué);2014年

4 李林;基于DSP的相關(guān)法超聲波液位計(jì)的研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2014年

5 焦冰;基于ARM的超聲波液位計(jì)的研制[D];南京信息工程大學(xué);2008年

6 潘天放;高精度超聲波液位計(jì)的研究[D];南京理工大學(xué);2010年

7 陳潔;基于BP網(wǎng)絡(luò)的高精度超聲波液位計(jì)研究[D];江南大學(xué);2008年

8 李赫;分?jǐn)?shù)階傅立葉變換在改進(jìn)型超聲波液位計(jì)中的應(yīng)用[D];中國(guó)計(jì)量學(xué)院;2015年

9 魏振華;雙總線超聲波液位計(jì)的研制[D];華北電力大學(xué)（北京）;2009年

10 劉艷艷;超聲波液位計(jì)的研究[D];北京化工大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2699444