非满管超声波流量计的研究

发布时间：2017-10-14 09:24

  本文关键词：非满管超声波流量计的研究

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【摘要】：超声波流量计是近50年来在过程监控、测量和控制等领域发展最快的技术之一,可应用于液体、气体、多相流等的测量,且与其他流量计相比有着明显优势。本文在查阅国内外文献的基础上,分析非满管流速分布规律,设计了非满管超声波流量计量模型,并完成原理样机制作。本文主要工作和特色如下：(1)在矩形明渠流速分布规律的基础上对非满管流速分布规律进行分析研究,给出了非满管流速分布规律和参数确定方法,并根据多种不同液位深度的仿真结果提出内区采用尾流律,外区采用二次流补偿的改进公式。(2)在非满管流速分布规律基础上提出了非满管流量计量模型,结合超声波流量测量特点制定流量计量方法和超声波换能器非等间距安装方式；并在直径lm的管道上选取液位分别为0.2m、0.5m和0.8m的情况进行仿真,结果表明该计量模型和计量方法有着较高的可行性和计量精度。(3)研制了基于STM32F103VE和TDC-GP22的非满管超声波流量计原理样机,完成相关的软硬件功能模块和基本的实验测试。
【关键词】：非满管 超声波流量计 流速分布 流量计量
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH814.92
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 流量检测概述12-14
• 1.1.1 体积流量与质量流量12-13
• 1.1.2 满管流量与明渠流量13-14
• 1.2 非满管流量计量概述14-24
• 1.2.1 明渠均匀流15-16
• 1.2.2 非满管均匀流16-18
• 1.2.3 明渠流的摩阻流速和流速分布18-21
• 1.2.4 非满管流量计研究现状21-24
• 1.3 本论文的研究意义和主要内容24-26
• 1.3.1 研究意义24-25
• 1.3.2 主要内容25-26
• 第2章 超声波流量计工作原理26-38
• 2.1 超声波流量计的测量原理和特点26-27
• 2.2 时差法测量原理27-28
• 2.3 计量精度的影响因素28-35
• 2.3.1 超声波测量延时28-29
• 2.3.2 超声波换能器安装方式29-30
• 2.3.3 超声波换能器参数30-33
• 2.3.4 超声波受流场影响33-35
• 2.4 基于非满管的超声波计量分析35-37
• 2.4.1 非满管换能器安装方式35-36
• 2.4.2 非满管流量计量方式36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第3章 非满管流速分布研究38-50
• 3.1 非满管流速分布模型假设38-41
• 3.1.1 非满管流纵向流速分布38-40
• 3.1.2 非满管流横向流速分布40
• 3.1.3 流速分布模型参数确定方法40-41
• 3.2 非满管流速分布仿真和模型验证41-48
• 3.2.1 Fluent仿真模型的建立41-45
• 3.2.2 纵向流速分布规律验证45-47
• 3.2.3 纵向流速分布规律改进47-48
• 3.2.4 横向流速分布规律验证48
• 3.3 本章小结48-50
• 第4章 非满管超声波流量计量研究50-56
• 4.1 非满管超声波流量计量模型50-53
• 4.1.1 计量模型分析50-52
• 4.1.2 超声波换能器的安装52-53
• 4.1.3 计量方法分析53
• 4.2 非满管超声波流量计量模型验证53-54
• 4.3 非满管超声波流量计量方法54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 非满管超声波流量计的研制56-76
• 5.1 需求分析56-57
• 5.1.1 传感器的要求56
• 5.1.2 超声波信号处理56-57
• 5.1.3 其他功能57
• 5.2 方案设计57-68
• 5.2.1 MCU模块58-59
• 5.2.2 时间测量模块59-60
• 5.2.3 超声波收发及信号处理模块60-64
• 5.2.4 液位测量模块64-65
• 5.2.5 通信模块65-66
• 5.2.6 人机交互模块66
• 5.2.7 存储模块66-67
• 5.2.8 电源模块67-68
• 5.3 软件设计68-75
• 5.3.1 系统软件框架68-69
• 5.3.2 流量计算实现69-71
• 5.3.3 时间测量模块71-72
• 5.3.4 超声波收发及信号处理模块72-73
• 5.3.5 液位测量模块73-74
• 5.3.6 通信模块74
• 5.3.7 人机交互模块74-75
• 5.3.8 存储模块75
• 5.4 本章小结75-76
• 第6章 实验测试76-86
• 6.1 样机实物图76-77
• 6.2 硬件电路测试77-79
• 6.2.1 驱动电路测试77
• 6.2.2 信号处理电路测试77-79
• 6.3 软件功能测试79-82
• 6.3.1 流量计量测试79-80
• 6.3.2 人机交互测试80-81
• 6.3.3 实时时钟测试81
• 6.3.4 数据存储测试81
• 6.3.5 通信功能测试81-82
• 6.4 传感器测试82-84
• 6.4.1 超声波测量延时测试82-84
• 6.4.2 液位传感器测试84
• 6.5 本章小结84-86
• 第7章 总结与展望86-87
• 7.1 总结86
• 7.2 展望86-87
• 参考文献87-90
• 作者简历90

【参考文献】

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本文编号：1030281