單通道時(shí)差法超聲流量計(jì)研發(fā)(硬件）【文獻(xiàn)綜述】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述電氣工程與自動(dòng)化電氣工程與自動(dòng)化單通道時(shí)差法超聲流量計(jì)研發(fā)單通道時(shí)差法超聲流量計(jì)研發(fā)(硬件）硬件）超聲流量測(cè)量技術(shù)的基本原理是利用超聲波在流體中傳播時(shí)所載流體的流速信息來(lái)測(cè)量流體流量的。利用超聲波測(cè)定流速、流量的技術(shù)不僅應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)方面，而且在醫(yī)療、海洋觀測(cè)及各種計(jì)量測(cè)試中都有著廣泛的應(yīng)用。1955年，世界上第一臺(tái)超聲波流量計(jì)在美國(guó)誕生，它使用的技術(shù)就是“鳴環(huán)”時(shí)差測(cè)量法，用于航空燃料油流量的測(cè)量。20

2、世紀(jì)70年代中后期，基于大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，使得超聲波流量計(jì)的穩(wěn)定性和可靠性得到了初步的保證，同時(shí)為了消除聲速變化對(duì)測(cè)量精度的影響，出現(xiàn)了頻差法。同一時(shí)期，前蘇聯(lián)科技工作者提出了流量修正系數(shù)及其理想狀態(tài)下的理論計(jì)算公式，為超聲波流量計(jì)進(jìn)一步提高測(cè)量精度打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。至此，超聲波流量計(jì)的研究和應(yīng)用才蓬勃發(fā)展起來(lái)。進(jìn)入80年代中期，超聲波流量計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法已不僅僅局限于時(shí)差法和頻差法兩種方法，由于電子技術(shù)及其相關(guān)理論的飛速發(fā)

3、展，超聲波流量計(jì)的種類(lèi)越來(lái)越多，又出現(xiàn)了射束位移法、多普勒法、相關(guān)法及噪聲法等。到了80年代中后期，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用使超聲波流量計(jì)向高性能、智能化方向發(fā)展。由于使用了單片機(jī)作中央處理單元，系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理、進(jìn)一步提高了超聲波流量計(jì)的測(cè)量精度，而且還能夠設(shè)計(jì)出友好的人機(jī)界面，使系統(tǒng)具有參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)檢錯(cuò)排錯(cuò)功能以及其他一些輔助功能，大大方便了用戶(hù)的操作和使用。單片機(jī)在超聲波流量計(jì)中的應(yīng)用，使超聲波流量計(jì)開(kāi)始真正進(jìn)入

4、工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域。最近10年來(lái)，基于高速數(shù)字信號(hào)的處理技術(shù)與微處理器技術(shù)的進(jìn)步，新型探頭材料與工藝的研究、聲道配置及流體動(dòng)力學(xué)的研究，超聲波流量測(cè)量技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，形成了迅猛發(fā)展的勢(shì)頭。超聲波流量計(jì)在工業(yè)中的應(yīng)用包括氣體、液體以及固體物質(zhì)流量的測(cè)量，其測(cè)量范圍對(duì)大多數(shù)液相介質(zhì)而言，流速?gòu)拿棵霂桌迕椎矫棵胧畮酌?，管徑從小?厘米到幾米，工作溫度從低溫(如液態(tài)氧、液化天然氣)到上千度的高溫，允許工作壓力從接近真空到幾百個(gè)大氣壓，其響應(yīng)時(shí)間

5、從幾個(gè)毫秒(引擎控制)到24小時(shí)(監(jiān)控管道流量)，在時(shí)差式超聲流量計(jì)中，最常用的信號(hào)處理方法為閾值法我們知道在真正的超聲波信號(hào)來(lái)臨之前，接收換能器已經(jīng)接收到了一些干擾信號(hào)，如果闡值電壓設(shè)置過(guò)低，干擾信號(hào)的幅值大于該電壓值時(shí)，一樣會(huì)產(chǎn)生觸發(fā)電平，這樣便被TDC認(rèn)為是STOP信號(hào)到來(lái)，引起誤觸發(fā)停止計(jì)時(shí)。而通過(guò)使能窗的控制，在所選的過(guò)零點(diǎn)到來(lái)之前的任何干擾對(duì)整個(gè)系統(tǒng)都不再造成影響，或者說(shuō)當(dāng)在預(yù)期時(shí)間以外的干擾脈沖到達(dá)芯片通道的時(shí)候，芯片將不

6、會(huì)把干擾信號(hào)作為傳感器的回波來(lái)進(jìn)行測(cè)量，這樣對(duì)于過(guò)零點(diǎn)的確定提供了極大的幫助，在設(shè)計(jì)接收回波電路的時(shí)候，大大簡(jiǎn)化了其信號(hào)處理過(guò)程。因此，選用使能窗與過(guò)零檢測(cè)技術(shù)配合使用的接收信號(hào)處理方法。采用MSP430單片機(jī)作為整個(gè)超聲流量計(jì)系統(tǒng)的CPU，由于MSP430單片機(jī)是以超低功耗作為特點(diǎn)，因此，整個(gè)超聲流量計(jì)可以使用3.6V的電池作為工作電源，且可保證5年以上的正常工作。這樣，不僅降低了成本，更使超聲流量計(jì)的適應(yīng)性得到極大的提高。超聲流量計(jì)

7、近幾十年的迅速興起在于其相對(duì)傳統(tǒng)流量計(jì)(如孔板、渦輪等)具有非接觸式測(cè)量、無(wú)可動(dòng)部件、維護(hù)方便、適于大管徑測(cè)量等優(yōu)勢(shì)。超聲流量測(cè)量現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)學(xué)和民用等多個(gè)領(lǐng)域與此相關(guān)的研究也逐年增加。國(guó)外每隔一段時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)一些綜述評(píng)述其時(shí)超聲流量測(cè)量的技術(shù)進(jìn)展國(guó)內(nèi)也有不少文獻(xiàn)介紹超聲流量測(cè)量原理及應(yīng)用。因此，超聲流量計(jì)的發(fā)展前景還是很光明的，對(duì)超聲流量計(jì)的研究與應(yīng)用對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也是具有促進(jìn)作用的。超聲流量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)：近些年來(lái)超聲流量

8、計(jì)的研究與發(fā)展主要集中在以下幾個(gè)方面：對(duì)更精確的時(shí)間測(cè)量方法的研究；對(duì)適用于多種流體（包括氣體、液體等）計(jì)量的超聲流量計(jì)的研究；對(duì)超聲流量計(jì)的數(shù)據(jù)處理方法研究以及流體狀態(tài)的分析；對(duì)超聲流量計(jì)的智能化、多功能化和低功耗等方面的研究等。從近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)超聲流量計(jì)研究的熱點(diǎn)分析，可以看出超聲流量計(jì)的研究將向更高精度、更高的穩(wěn)定性、更加智能化和更低功耗的方向發(fā)展參考文獻(xiàn)：[1]鞠文濤.超聲波熱量表的設(shè)計(jì)與研發(fā)：[學(xué)位論文].杭州：浙江大學(xué)，2