基于辅助声道式超声波测量块的流量计量方法研究

发布时间：2017-10-13 09:00

  本文关键词：基于辅助声道式超声波测量块的流量计量方法研究

  更多相关文章： 超声波流量计 换能器 辅助声道 等效电路模型 PSPICE 精确计时 信号处理

【摘要】：作为一种高精度、无压损的通用流量计量仪表,超声波流量计已有数十年的发展历史。早期受限于电子技术及换能器技术的发展水平,超声波流量计主要应用于工矿企业、航空航天、大流量能源计量等领域。近年来,随着集成电路向低功耗、小型化方向发展,加之换能器材料科学的迅速进步,越来越多面向普通民用的超声波流量计产品涌现出来,并在供暖、供水、城市天然气管网建设等领域占据一席之地。对于超声波流量计而言,零点误差一直是制约其精度提高的关键问题之一,为了满足普通民用产品对于成本、功耗的需求,现有的零点误差抑制方法面临重大挑战,急需一种行之有效的替代方案。本课题针对上述问题,提出了一种基于辅助声道式超声波测量块的新型流量计量方法,可从根本上降低换能器特性参数差异及其漂移对于流量计计量精度的影响,为经济型超声波流量计产品的研制提供一种新的思路。本文主要分六章进行研究:论文的第一章主要针对超声波流量计及超声波换能器的基本概念及其研究现状进行了简要介绍,着重介绍了超声波流量计零点问题的研究现状,阐明本课题的研究意义及主要任务。论文第二章详细阐述了所用辅助声道式超声波测量块的工作机理,对其结构进行了优化设计,并根据已有辅助声道基体设计方案的不足进行了理论分析,重新开展材料选型及测试工作。论文第三章根据辅助声道式超声波测量块的使用需求,重新设计了实验验证平台,硬件部分主要包括精确计时技术和小信号处理技术,软件部分主要针对被测介质温度测量及流量测量进行了程序设计。论文第四章利用换能器解析模型建立了基于辅助声道式超声波测量块的流量计系统仿真模型,并利用PSPICE软件进行了仿真分析,对系统设计过程中所基于的前提假设进行了仿真验证,并研究了参考信号和测量信号静态渡越时间差之间的关系,为后续算法修正提供参考。论文第五章利用所设计的实验验证平台,对静态情况下所述新型流量计量方法的有效性进行了实验验证,开展了辅助声道基体问题稳定性测试工作,并对系统的零点误差抑制可行性进行了测试分析。论文最后对本课题的研究工作进行了总结,针对课题开展过程中存在的不足提出了一些展望。
【关键词】：超声波流量计 换能器 辅助声道 等效电路模型 PSPICE 精确计时 信号处理
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH814.92
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1. 绪论11-25
• 1.1 引言11
• 1.2 超声波流量计概述11-13
• 1.3 超声波换能器概述13-17
• 1.3.1 换能器概述13-15
• 1.3.2 超声波换能器的关键指标15-17
• 1.4 超声波流量计零点问题概述17-18
• 1.5 国内外研究现状18-22
• 1.5.1 超声波流量计现状18-19
• 1.5.2 超声波换能器现状19-21
• 1.5.3 超声波流量计零点问题研究现状21-22
• 1.6 课题研究意义22-23
• 1.7 课题任务23-24
• 1.8 本章小结24-25
• 2. 辅助声道式超声波测量块设计25-38
• 2.1 工作机理分析25-28
• 2.2 测量块结构优化设计28-31
• 2.3 辅助声道基体设计31-37
• 2.3.1 匹配理论32-34
• 2.3.2 声衰减影响分析34-35
• 2.3.3 材料选型与实验测试35-37
• 2.4 本章小结37-38
• 3. 信号处理系统设计38-62
• 3.1 硬件设计部分38-54
• 3.1.1 精确计时技术38-46
• 3.1.2 小信号处理技术46-54
• 3.2 软件设计部分54-61
• 3.2.1 初始化55-56
• 3.2.2 主循环程序56
• 3.2.3 流量测量程序56-61
• 3.3 本章小结61-62
• 4. 零点误差抑制可行性分析62-78
• 4.1 换能器解析建模62-64
• 4.2 辅助声道式超声波测量块建模64-66
• 4.3 基于PSPICE的流量计系统仿真分析66-76
• 4.3.1 PSPICE软件介绍66
• 4.3.2 流量计系统建模与分析66-76
• 4.4 本章小结76-78
• 5. 实验验证与结果分析78-87
• 5.1 整机功能测试78-80
• 5.2 辅助声道基体温度稳定性测试80-84
• 5.3 零点误差抑制可行性测试84-86
• 5.4 本章小结86-87
• 6. 总结与展望87-89
• 6.1 课题总结87-88
• 6.2 课题展望88-89
• 参考文献89-95
• 在校期间的主要研究成果95

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 夏征勇,王玉弟,肖志一;液体化产品流量计量的开发与应用[J];计量技术;2002年05期

2 史秀丽;张宏峰;李文鹏;郁向民;;流量计量在工业上的应用及其重要性[J];工业计量;2006年S2期

3 赵明坤;;流量计量的意义的分析[J];黑龙江科技信息;2008年26期

4 周伟华;;浅谈流量计量的意义[J];计量与测试技术;2008年08期

5 朱启昌,程留恩;流量计量的新发展──托巴流量计[J];工业计量;1997年03期

6 徐英华;;流量计量基础知识系列讲座 第一讲 流量计量[J];中国计量;2014年01期

7 李景才,张伟;高楞煤气分输站流量计量装置选型、设计及应用[J];应用科技;2001年07期

8 于桂英;计算机流量计量及管理系统[J];情报指挥控制系统与仿真技术;2002年12期

9 孙延祚;国际流量计量学术动态及发展趋势[J];仪器仪表标准化与计量;2002年03期

10 ;服务读者 交流互动 本刊推出“流量计量技术互动平台”[J];中国计量;2004年08期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 刘卫军;陈秀霞;;浅析混合煤气的流量计量[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年

2 李传经;王继忠;;流量计量标准的趋同性研究和试验方法[A];第八届工业仪表与自动化学术会议论文集[C];2007年

3 吴君;龚中伟;张可林;王德勇;;流量计量与检测装置的应用与改造[A];江苏省计量测试学会2005年论文集[C];2005年

4 李峰;赵虎;李萍;居滋培;;天然气流量计量中的参数补偿[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年

5 卢光飞;;PLC在流量计量中的应用[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）[C];2001年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 王巧然;国家油气大流量计量站南京分站检测能力达到世界先进水平[N];中国石油报;2008年

2 杨蕾;全力破解水大流量计量难题[N];中国质量报;2007年

3 ;为贸易结算把脉[N];中国质量报;2004年

4 高峰　记者 周国兵;中国计量院攻克三峡电站计量难题[N];中国质量报;2010年

5 河南省农校 姚国林;流量计量告别纸笔时代[N];中国计算机报;2001年

6 中国计量科学研究院王东伟;“西气东输”、“南水北调”准确计量[N];中国国门时报;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 马莉丽;远程流量计量系统的设计研究[D];西南农业大学;2005年

2 赵小平;分布式油井流量计量系统设计与实现[D];西安石油大学;2015年

3 鲁志成;户用超声波水表的研究与设计[D];哈尔滨工业大学;2016年

4 何俊;基于辅助声道式超声波测量块的流量计量方法研究[D];浙江大学;2016年

5 李亮;基于流量计量的助剂自动配重系统[D];浙江理工大学;2013年

6 刘长峰;天然气流量计量方法的研究[D];西南石油学院;2003年

7 陈布;天然气流量计量综合管理系统的开发与应用[D];北京理工大学;2015年

8 姚伟江;流量计算机的设计与研发[D];浙江大学;2011年

9 于颖书;智能流量计量控制系统及其VHDL实现[D];天津大学;2005年

10 钟明森;基于TMS320VC5509A的湿气流量计量单元研制[D];中国石油大学;2010年

，

本文编号：1023946