基于時差法的超聲波流量檢測技術(shù)研究.pdf

1、近年來超聲波技術(shù)應(yīng)用于流量檢測領(lǐng)域發(fā)展得很快。超聲波在流動的流體中傳播時，攜帶了流體流速的信息，可以通過不同的方法接收超聲波，提取有關(guān)信息并計(jì)算出流體瞬時流速及其流量。目前應(yīng)用較多的流量檢測方法主要有時差法、多普勒法等。超聲波流量計(jì)具有不阻礙流體運(yùn)動的特點(diǎn)，而且特別適宜大流量或大管徑的測量。時差法測量準(zhǔn)確度較高，但它不適用于含固體顆粒的污水等流體流量測量，當(dāng)流體流動速度較低時，也會產(chǎn)生靈敏度下降。多普勒方法在含懸浮顆粒、氣泡等兩相流動的

2、流量測量中得到很好的應(yīng)用。
　　本課題基于超聲波時差法流量測量原理，使用FPGA和DSP作為系統(tǒng)的控制與運(yùn)算核心，采用連續(xù)正弦信號作為超聲波激勵信號，通過測量接收信號與發(fā)射信號之間的相位差來測量流量，并將時間碎片的測量累積轉(zhuǎn)換為電容充電量的測量，設(shè)計(jì)了一種高精度、多功能的單相流體超聲波流量計(jì)。首先對超聲波流量技術(shù)的發(fā)展和研究背景做了簡單介紹，然后介紹了基于時差法的超聲波流量測量原理。接著根據(jù)超聲波時差法流量原理提出了超聲波流量計(jì)的

3、測量方案，通過測量流速相對穩(wěn)定的管道軸心線處流速，來得到管道內(nèi)流體瞬時流量，并對可能影響測量方案精度的因素都做了分析，以及提出了可行的修正方案。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了超聲波流量計(jì)裝置，包括信號發(fā)射與接收電路、充電測量電路、運(yùn)算與控制核心電路等的設(shè)計(jì)，并對檢測裝置中各個模塊分別進(jìn)行調(diào)試和測試。針對設(shè)計(jì)的硬件裝置，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，以配合流量計(jì)完成管道內(nèi)流體流量的測量。
　　詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)的超聲波流量計(jì)采用的流量測量模型和超聲波傳感器