特定流体流量的超声多普勒法测量技术研究

发布时间：2017-10-18 02:48

  本文关键词：特定流体流量的超声多普勒法测量技术研究

  更多相关文章： 流量计 多普勒频移 混频器 人工蜂群算法 功率谱

【摘要】：超声波多普勒流量计属于新型流量仪表,适用对含有固体微粒或气泡的液相流体流速的测量。但由于其多普勒频移难以捕捉,所以多普勒法的测量精度比时差法测量精度低。因此,对超声波多普勒流量计的研究,尤其对多普勒频移信号的去噪、提取及处理计算是十分必要的。本文主要研究一种超声波液相流量精确化数据处理方法,包括硬件上的频率变换和软件上计算平均频移的新方法,解决了现有多普勒流量测量方法精度低、误差大的不足。论文的主要工作如下:1.介绍了超声波流量计的测量原理及特点,并提出了一种超声波液相流量精确化数据处理方法。2.超声波多普勒频移信号的提取。选用2MHz的超声波可以识别丝米级别的粒子,可以更多地利用较小粒子反馈的流速信息以至于减小流速误差;运用了基于模拟乘法器的混频器及低通滤波器的组合电路,实现了在回波信号中提取出多普勒频移信号。这样避免了信号在高频段上进行采样时采样频率过高所带来的计算量大、运算时间长的缺点,从而提高了流速信息的实时性和瞬时流量测量的准确性。3.超声波多普勒频移信号的处理。频移信号经过ADC转换以及数字滤波,尤其是基于ABC(ABC:artificial bee colony)算法的数字滤波的设计方案,可以有效的降低噪声信号;通过对滤波后频移信号做FFT得到其功率谱,再对功率谱进行加权求平均以得到有用的频偏信号继而得到管道内流体流速信息。4.结合仿真结果和试验测量数据,验证了此方法的有效性。结果证明:所研究的超声波多普勒频移信号的处理方法可减少噪声对频移信号的干扰,得到预期的精度要求。
【关键词】：流量计 多普勒频移 混频器 人工蜂群算法 功率谱
【学位授予单位】：延安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH814.92
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 选题的背景及研究的意义8-9
• 1.2 超声波流量计国内外发展以及研究现状9-12
• 1.3 本章总结12-13
• 第二章 超声波流量计概述及多普勒方法测量理论13-20
• 2.1 超声波流量计的分类13-17
• 2.1.1 损失能量法13
• 2.1.2 附加能量法13-17
• 2.2 超声波流量计的特性17-18
• 2.3 超声波多普勒流量计测量基本原理18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 超声波多普勒流量计的设计方案20-25
• 3.1 超声波多普勒流量计的设计分析20
• 3.2 超声波多普勒流量计的具体步骤20-24
• 3.2.1 超声波换能器的频率选取21
• 3.2.2 超声波频移信号提取21-22
• 3.2.3 超声波频移信号处理22-24
• 3.4 本章小结24-25
• 第四章 超声波多普勒频移信号提取与流量计设计25-34
• 4.1 多普勒频移信号的提取方法25-26
• 4.1.1 频移信号的提取理论25
• 4.1.2 数学证明25-26
• 4.2 频移信号提取的放大器设计26-30
• 4.2.1 放大器的设计26-28
• 4.2.2 放大器的仿真28-30
• 4.3 频移信号提取的混频器设计30-32
• 4.3.1 混频器的设计30-32
• 4.4 频移信号提取的低通滤波器的设计32-33
• 4.5 本章总结33-34
• 第五章 超声波多普勒频移信号算法处理34-54
• 5.1 数字主控开发板34-38
• 5.1.1 DSP芯片介绍34-36
• 5.1.2 CPLD芯片介绍36-38
• 5.2 AD模数转换38-39
• 5.3 数字滤波39-45
• 5.3.1 群优化算法40-41
• 5.3.2 人工蜂群算法41-42
• 5.3.3 提出降噪的方法42-44
• 5.3.4 数字滤波器的设计44-45
• 5.4 离散频移信号的数据处理45-51
• 5.4.1 快速傅里叶变换45-49
• 5.4.2 平稳回波频率功率谱离散化处理49-50
• 5.4.3 模拟仿真与结果50-51
• 5.5 试验数据与结果分析51-52
• 5.6 本章总结52-54
• 第六章 结论与展望54-56
• 6.1 结论54
• 6.2 展望54-56
• 参考文献56-60
• 附录 160-70
• 附录 270-72
• 致谢72-73
• 攻读学位期间研究成果73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 黄雄飞;苑秉成;陈喜;;宽带多普勒声纳信号频谱特性分析[J];应用声学;2009年04期

2 李文臣;王雪松;王国玉;;Radon-Wigner变换法加速目标多普勒回波提取[J];无线电工程;2009年07期

3 张进明;蔡武昌;;我国流量仪表的发展及现状[J];上海计量测试;2007年04期

4 邱立存;王汝琳;;采用频谱分析技术的多普勒超声波流量计的研究[J];微计算机信息;2006年13期

5 张莉,杨永明;基于CPLD的IIR滤波器的实现[J];电子器件;2002年03期

6 刘斌,汪源源,王威琪;利用改进的百分比法提取多普勒血流声谱图包络[J];声学技术;1998年01期

7 ;美国Controlotron超声波流量计[J];水利水文自动化;1997年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 殷光;超声波流量测量技术研究[D];西安石油大学;2012年

2 张培芬;井下超声波多普勒流量测量技术研究[D];西安石油大学;2011年

3 翟金龙;基于DSP的超声波多普勒流量计的设计[D];太原理工大学;2011年

4 范乐;基于DSP的超声波多普勒流量计设计与研究[D];河南理工大学;2010年

5 肖阳;基于DSP的伺服电机的调速系统的控制设计[D];武汉理工大学;2009年

6 兰纯纯;时差法超声波流量计的研究[D];重庆大学;2006年

7 亓月刚;双频超声波多普勒流量计的研究与设计[D];大连理工大学;2004年

8 丁丽晶;基于DPS技术的超声波多普勒流量计的设计[D];大连理工大学;2002年

，

本文编号：1052523