基于超声波的高精度管道流体温度快速测量方法的研究

发布时间：2020-11-12 23:08

　　 超声波进行管道流体温度测量具有非接触测量、快速响应、测量范围宽等优点,特别适合大管径和高危险性流体温度的测量。课题采用FPGA+STM32单片机的硬件电路结构设计了一种基于时差法的超声波管道流体温度测量系统,提高超声波在介质中传播时间的测量精度是提高系统测量精度的关键,主要研究内容如下:1、研究了不同超声波温度测量方法特别是时差法温度测量原理;对超声波在液体介质中的传播特性及超声波换能器的工作原理进行了深入研究,并对超声波换能器进行设计和安装。2、根据所设计的超声波换能器的特性,设计高性能超声波换能器匹配电路;系统采用FPGA和单片机协同工作的方式,以FPGA作为超声波信号发射和采集的控制芯片,采用Verilog HDL硬件描述语言及大量IP核进行FPGA软件设计;以STM32单片机作为信号处理和人机交互电路的控制芯片。3、设计最大特征波提取算法和精确计算传播时间终点时刻的直线插补算法,超声波传播时间的测量精度达到纳秒级别。4、对系统的各个功能模块进行仿真、调试,在不同的实验平台下分别开展静态液体介质和管道内流动液体介质的温度测量实验,并对测量结果进行误差分析和不确定度评定,结果表明所设计的系统满足高精度快速测温的设计目标。
【学位单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB55
【部分图文】：

定工作；当超声波换能器的功工作。敏度由压电材料本身决定。通；反之灵敏度越低。波换能器的使用功率、声阻抗器的主要性能指标，在进行超基本参数进行研究。计技术的概述，考虑超声波信号精度的提升两因素对超声波换能

中国计量大学硕士学位论文采用隔热棉包裹管道措施对管道内流体进行保温，尽换，所选的隔热棉为 B 级铝箔橡塑隔热棉，厚度为 1/(m.K)，反射率达 95%。过示波器等工具查看回波信号，验证信号质量。如图实物图。

图 4.2AMS1117 电压转换电路 位高精度 A/D 芯片 ADS1256 需要 2.5V 参考电压，通过精密带隙DR03BRZ 芯片和 OPA350 运算放大器实现 2.5V 的电压转换。图考电压转换电路，其中 ADR03BR 输入电压 AVDD 的电压值为 VREF 的电压值为 2.5V，作为 ADS1256 的参考电压。
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本文编号：2881357