近年來隨著經(jīng)濟飛速增長,在改善人民生活質(zhì)量的同時,中國每年排放的生活和工業(yè)污水都觸目驚心,對于污水高效準(zhǔn)確地測量已成為目前亟待解決的重要課題。污水是一種典型液固兩相流的流體,污染物的尺度分布廣且不規(guī)則,其微觀的流動機理充滿復(fù)雜性和隨機性。超聲多普勒技術(shù)不受固相顆粒、氣泡等雜質(zhì)的影響,是一種精準(zhǔn)、穩(wěn)定、快速的測量方法,非常適用于液固兩相流流速、流量測量的研究。本文根據(jù)超聲多普勒技術(shù)測量原理,在頻譜分析的基礎(chǔ)上提出一種多普勒譜峰抽取疊加法用于液固兩相流測量模型的建立。設(shè)計并搭建一套基于超聲多普勒技術(shù)的液固兩相流測量裝置,結(jié)合粒子圖像測速技術(shù)（PIV）對超聲多普勒液固兩相流裝置進(jìn)行了流速校準(zhǔn)實驗,得到了液固兩相流測量模型,并用大型多相流循環(huán)裝置對得到的液固測量模型進(jìn)行驗證并修正了液固兩相流測量模型,本文具體研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:1.根據(jù)管道層流和湍流的流型狀態(tài),分析歸納了管道流體的速度分布規(guī)律,為管道截面平均流速的估計等提供了思路,并結(jié)合選帶細(xì)化的頻譜法（Zoom-FFT）提出了一種多普勒譜峰抽取疊加法作為多普勒頻移的估計方法。2.針對液固兩相流超聲傳感器的工作頻率、壓電材料及超聲入射角度對... 

【文章來源】：河北大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

河北大學(xué)碩士學(xué)位論文16=∑21=0（2.22）=1∑21=0（2.23）快速傅里葉變換(fastFouriertransform)是指離散傅里葉變換（DFT)的高效、簡便、快速計算方法的統(tǒng)稱，簡稱FFT。使用該算法可以大大減少計算DFT所需的乘法數(shù)，尤其當(dāng)抽樣的點數(shù)N越多時，F(xiàn)FT算法優(yōu)越性越突出�？焖俑道锶~變換是信號處理與數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域里最重要的算法之一。圖2-4頻率抽選，8點FFT的流程圖快速傅里葉算法（FFT）屬于數(shù)字信號處理的一種，用傳統(tǒng)FFT方法得到的信號頻譜是一種離散的頻譜（其分辨率公式=/，其中，為采樣頻率，N為采樣點數(shù)）。通過Naquist采樣定理我們可知，采樣率必須大于信號帶寬的2倍以上，才能將信號完美的呈現(xiàn)出來，不產(chǎn)生混疊現(xiàn)象[54]。所以要想獲得高分辨率的頻譜，只能通過降低采樣率或者增大采樣點數(shù)N，但是如果過度降低采樣率，也會產(chǎn)生混疊現(xiàn)象，而增加取樣點N的話，就會增加運算量和存儲量，快速傅里葉算法時間加長，降低工作效率。所以目前提升分辨率的方法只有靠提升采樣點數(shù)，長時間的數(shù)據(jù)獲取，但是由于實際測量條件和硬件方面等的限制，這種方法往往經(jīng)常不適用。在實際的測量里面，全頻域的某一頻段才是我們真正需要的，所以只需要分析這個頻段即可。在基于離散傅立葉變換(DFT)的經(jīng)典譜估計中，由時域截斷所引起的頻譜能量泄漏是不可避免的。頻譜能量泄漏是導(dǎo)致頻譜失真的主要誤差因素。Zoom-FFT稱為細(xì)化的快速傅立葉變換，又稱為選帶快速傅立葉變換，Zoom-FFT可以大大減小頻譜能量泄漏，獲得更高質(zhì)量的細(xì)化頻譜，因此在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

河北大學(xué)碩士學(xué)位論文26圖3-6液固兩相流超聲傳感器實體圖對制造完成的液固兩相流超聲發(fā)射、接收傳感器進(jìn)行性能參數(shù)分析，具體參數(shù)如圖3-6和3-7，下面只介紹其中常用的參數(shù)。1.Fs：是超聲傳感器的中心頻率，從圖3-6和3-7可以看出，發(fā)射傳感器的中心頻率為1010940Hz，接收傳感器的中心頻率1020800Hz，在允許誤差的范圍內(nèi)，適用于液固兩相流的測量與分析。2.F1和F2：是超聲傳感器的帶寬范圍，指的是超聲傳感器的工作頻率范圍。在超聲多普勒液固兩相流測量中，由于多普勒效應(yīng)會產(chǎn)生頻移，所以需要設(shè)計的超聲傳感器要滿足帶寬范圍，本設(shè)計的帶寬范圍均達(dá)到100kHz以上完全滿足實驗要求。3.Qm：代表超聲傳感器的靈敏度，值越大，代表靈敏度越好。設(shè)計的超聲傳感器Qm值均在8以上，滿足設(shè)計需求。4.R1：為最小阻抗，阻抗相匹配能發(fā)揮出超聲傳感器的最大工作性能。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]非牛頓流體在漸變管中壓力和剪切應(yīng)力的二次攝動解[J]. 邱翔,郭宇飛,李家驊,傅淵,羅劍平.  力學(xué)季刊. 2019(03)
[2]超聲波流量計在工業(yè)生產(chǎn)中的安裝維護(hù)及應(yīng)用[J]. 姚海濱.  化工管理. 2019(22)
[3]牛頓流體-冪律流體雙區(qū)復(fù)合稠油油藏水平井熱采試井模型[J]. 高岳,姜瑞忠,崔永正,張春光,潘紅.  特種油氣藏. 2019(04)
[4]基于PIV圖像處理法的管內(nèi)低濃度液固兩相流顆粒運動特性研究[J]. 王麗燕,孫志強,周天,檀妹靜.  工程熱物理學(xué)報. 2018(09)
[5]超聲多普勒譜修正的油水兩相流流速測量[J]. 史雪薇,譚超,董虓霄,董峰.  機械工程學(xué)報. 2017(24)
[6]超聲污水流量測量的數(shù)學(xué)建模及影響因素分析[J]. 任增強,李躍忠,錢永安.  山西大同大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(02)
[7]基于TMS320F28335的超聲多普勒流量計[J]. 水永輝,劉艷萍,趙連環(huán),王慶山.  儀表技術(shù)與傳感器. 2012(07)
[8]一種新型超聲多普勒流量計探頭的設(shè)計[J]. 張培芬,李利品,殷光,趙東升,孫亮亮.  電子元器件應(yīng)用. 2011(04)
[9]高性能雙通道DDS芯片AD9958及其應(yīng)用[J]. 陳昶.  山西電子技術(shù). 2010(06)
[10]基于超聲多普勒的井下多相流量測量控制系統(tǒng)[J]. 張培芬,崔曉朵,徐玥.  電子測試. 2010(11)

博士論文
[1]紙漿纖維懸浮液的屈服應(yīng)力與觸變特性的研究[D]. 沙九龍.南京林業(yè)大學(xué) 2016
[2]基于超聲多普勒方法的管道流量測量研究[D]. 羅守南.清華大學(xué) 2004

碩士論文
[1]超聲—水解酸化剩余污泥強化污水生物脫氮性能研究[D]. 徐學(xué)信.山東建筑大學(xué) 2019
[2]一種超聲多普勒海流計的研制[D]. 陳方興.廈門大學(xué) 2018
[3]基于MIMU與超聲多普勒里程儀的陸用車輛組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 王小瑞.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[4]基于多普勒效應(yīng)的光纖超聲檢測研究[D]. 左會剛.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[5]基于DSP的超聲波多普勒流量計設(shè)計與研究[D]. 范樂.河南理工大學(xué) 2010
[6]斯特林公式及其在局部平均采樣定理中的應(yīng)用[D]. 宋艷霞.天津大學(xué) 2009



本文編號：3465396