非接触式超声波液压压力检测方法的研究

发布时间：2021-02-12 06:52

　　压力是液压系统的重要参数之一,与系统的运行状态密切相关。超声波在液体中传播时,可以作为液体压力信息的载体,因此,通过测量声速进行换算则可获得压力的大小,这是一种液压系统压力非接触式超声波检测方法。与传统的接触式检测方法相比具有安装方式灵活,使用简便,不改变液体状态,不产生附加阻力等优点。然而大量资料表明,用超声波非接触式检测压力参数的研究尚属于探索阶段,非常值得人们去研究。 本课题在吸取成熟的超声波测量流量理论及其有关硬件电路的基础上,研制出一套以单片机技术为核心的实验超声波测压仪。该仪器利用“脉冲回鸣法”作为超声波声速测量的方法,电路简单易行且信号测量准确; 运用人工神经网络的方法构建数学模型,建立声速与压力之间的对应关系,提高了系统的精度;设计传感器驱动电路、自动增益控制电路和接收探头控制电路等电路,重点解决了超声波信号的有效检测问题;采用了光电耦合集成电路、滤波电路、隔离驱动、看门狗监视器、软件陷阱等软硬件抗干扰方法,提高了系统的稳定性和抗干扰的能力;利用单片机作为该测试仪硬件电路的主控芯片,简化了系统结构,降低了系统成本。 总之,通过对本测试系统进行初步的研究和探索,表明本文所... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

超声波探头

界上产生波型转换的原理，在探头在加上声楔，可以使晶片产生的纵波经声楔倾斜入射到被测流体中转换成横波。对声楔的设计主要考虑两个方面：一是获得所需要的波型和足够的声能；二是要设计合适的声楔形状，使得由界面上反射回来的声波经声楔多次反射、散射消耗掉，而回不到压电晶片上来，以减少杂波，确保检测信号的正确判别。为此，常在声楔前端面、顶面上开设声陷阱，粘附吸收块等，以便吸收界面反射回来的声能。2.3 超声波传感器的驱动信号对其工作特性的影响超声波传感器可等效为一个电容、电感和电阻串联的共振电路。由于超声波传感器具有共振特性，即使将方波输入到发射传感器，接收传感器的输出也会是正弦波。每一种换能器都有其中心频率，要使换能器工作在最佳状态，其驱动信号频率应与换能器中心频率一致。本课题中换能器的驱动信号为脉冲信号，在换能器正确安装的前提下，当脉冲宽度的大小与换能器频率之间保持一定的关系时，可得到的换能器输出信号的信噪比最高。对下图(a)所示脉冲信号进行频谱分析，其幅频特性如图(b)所示。

4 超声波液体测压仪的声速测量电路设计WQT =extC .tR .Ln2 其中：外接电容extC 接在extC (正)和extR /extC 之间；外接电阻tR 接在extR /extC 和 VCC 之间；同时为了改善脉冲宽度的精度度，可让intR 开路。在本课题中所选用的传感器频率为 150KHZ，脉冲宽度WQT 为 10us。在硬件中，根据上式外接电容extC 取 0.01uf,则外接电阻tR 可取 1.5K 。表 4.1 SN74LS121S 功能表

【参考文献】：
期刊论文
[1]新型智能超声波流量仪的研制开发[J]. 甘安平.  中国计量. 2002(01)



本文编号：3030433