寬波束時差法超聲波流量計的研究與設(shè)計.pdf

1、時差法超聲波流量計以其測量精度高、應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)近年來被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中.但是采用傳統(tǒng)的窄波束發(fā)射技術(shù)時,接收信號范圍小,探頭安裝困難,測量時聲束位置受溫度影響大,易產(chǎn)生偏移,給測量帶來不便;而采用寬波束發(fā)射技術(shù)可以很好地解決這些問題.因此寬波束時差法超聲波流量計的研究無論對于工業(yè)生產(chǎn)還是測量技術(shù)的提高,都是一項極有意義的研究課題.寬波束發(fā)射技術(shù)的理論基礎(chǔ)是Lamb波理論.但是經(jīng)典的Lamb波理論僅適用于單層媒質(zhì)薄板,而現(xiàn)有的多層媒

2、質(zhì)Lamb波理論也不適用于管道流量測量的特殊情況,因此該課題根據(jù)流量測量和管道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),建立了管道寬波束聲路的物理模型,在固體彈性力學(xué)和經(jīng)典Lamb波理論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了管道Lamb波的頻率方程,據(jù)此分析了管道中的聲場分布,并給出了在管道中激發(fā)Lamb波的方法,從而建立了一整套管道Lamb波理論.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)初步證明了該理論的合理性.多脈沖測量技術(shù)是實(shí)現(xiàn)寬波束測量的前提.該系統(tǒng)在硬件上采用了開窗技術(shù)、波形存儲器等一系列具有獨(dú)創(chuàng)性的設(shè)計方案

3、,以TMS320F240 DSP為核心,輔以單片機(jī)、CPLD等其它電路,實(shí)現(xiàn)了一套完整的多脈沖測量系統(tǒng).該系統(tǒng)不僅具有瞬時流速、流量、累積流量等顯示功能,還具有電流輸出和OCT輸出功能,其軟件穩(wěn)定性好、效率高,操作靈活方便.數(shù)據(jù)處理方面,該系統(tǒng)采用了先低通濾波后中值濾波(FLLM算法)、滾動濾波、均值濾波四重濾波,能自動判斷流體的流態(tài),并據(jù)此采用不同的數(shù)據(jù)處理方法,使測量結(jié)果的穩(wěn)定性和實(shí)時性都得到提高.流體流速穩(wěn)定時,測量結(jié)果波動的峰峰