超声波流量计是否倒流_宽波束时差法超声波流量计的研究与设计

  本文关键词：时差法超声波流量计的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《大连理工大学》 2003年

宽波束时差法超声波流量计的研究与设计

王芳  

【摘要】： 时差法超声波流量计以其测量精度高、应用方便等优点近年来被广泛应用于工业生产中。但是采用传统的窄波束发射技术时，接收信号范围小，探头安装困难，测量时声束位置受温度影响大，易产生偏移，给测量带来不便；而采用宽波束发射技术可以很好地解决这些问题。因此宽波束时差法超声波流量计的研究无论对于工业生产还是测量技术的提高，都是一项极有意义的研究课题。 宽波束发射技术的理论基础是Lamb波理论。但是经典的Lamb波理论仅适用于单层媒质薄板，而现有的多层媒质Lamb波理论也不适用于管道流量测量的特殊情况，因此本课题根据流量测量和管道结构的特点，建立了管道宽波束声路的物理模型，在固体弹性力学和经典Lamb波理论的基础上推导出了管道Lamb波的频率方程，据此分析了管道中的声场分布，并给出了在管道中激发Lamb波的方法，从而建立了一整套管道Lamb波理论。实验数据初步证明了该理论的合理性。 多脉冲测量技术是实现宽波束测量的前提。本系统在硬件上采用了开窗技术、波形存储器等一系列具有独创性的设计方案，以TMS320F240 DSP为核心，辅以单片机、CPLD等其它电路，实现了一套完整的多脉冲测量系统。本系统不仅具有瞬时流速、流量、累积流量等显示功能，还具有电流输出和OCT输出功能，其软件稳定性好、效率高，操作灵活方便。 数据处理方面，本系统采用了先低通滤波后中值滤波(FLLM算法)、滚动滤波、均值滤波四重滤波，能自动判断流体的流态，并掘此采用不同的数据处理方法，使测量结果的稳定性和实时性都得到提高。流体流速稳定时，测量结果波动的峰峰值不超过3ns，流速跳变时能在2秒钟内跟上流速的变化，精度可以达到1％。 本文在实验的基础上建立了静态误差产生原因的模型，提出并实现了静态误差的软件自动校正，克服了以往硬件手动调零的诸多缺点，使仪表一致性和稳定性得到很大提高。经过校正，静态时测量的绝对误差小于0.01m／s。 最后，本文还提出了一种新的计时方法，可以用低频计时时钟测量高频信号，并给出了一种用PLL实现的方案。

【关键词】：
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH814
【目录】：

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