超声波流量测量系统的关键技术研究与实现

发布时间：2017-03-20 06:00

  本文关键词：超声波流量测量系统的关键技术研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超声波流量计以其非接触、易于安装维护的优点在工业测量领域获得了广泛的应用。然而超声波流量计本身也存在许多不足之处，因此有必要对其加以改进和提高，以使其工作性能更加稳定，可靠。本论文就是以此为出发点，以时差式超声波流量测量系统为研究对象，对能提高整个系统性能的几项关键技术进行了深入的理论研究，并给出了具体电路实现方法。主要工作如下： 1．研究了时差式超声波流量计的测量原理，对理论公式进行了推导并给出了时差法超声波流量的测量原理图。然后根据流体力学的有关知识，对管道流体流速分布规律特别是流速分布修正系数进行了讨论。最后从理论上对超声波在流体中的传播特性进行分析，为具体的电路实现打下了坚实的理论基础。 2．讨论整个系统硬件电路的几个关键技术及其实现方法，包括换能器的结构和参数选择、应用范围门检测理论的信号检测电路以及采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)完成对发射驱动电路的改进和传播时间的精确测量。 3．本文针对工业仪表要求键盘操作方便、简捷这一特点，，结合软件工程学中先进的结构化分析方法与结构化设计技术，超脱具体检测／控制对象，从一般意义上对通用键盘的软件设计方法进行了研究。 4．对影响流体流量测量的各种因素进行了仔细的分析、研究，采用突出主要误差的分配原则，对各种可能误差进行了误差合成。最终给出了实验结果。
【关键词】：超声波 流量测量 复杂可编程逻辑器件 软件工程
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH814
【目录】：

• 第1章 绪论10-20
• 1.1 流量测量技术的发展历史和现状10-13
• 1.2 超声波流量计的特点、用途13-14
• 1.3 超声波流量计的分类14-17
• 1.3.1 传播速度差法14-15
• 1.3.2 多普勒效应法15
• 1.3.3 波束偏移法15-16
• 1.3.4 相关法16-17
• 1.3.5 噪声法17
• 1.4 系统技术指标和总体结构17-19
• 1.4.1 系统技术指标17-18
• 1.4.2 系统总体结构18-19
• 1.5 本论文的主要研究内容19-20
• 第2章 超声波流量测量的原理与参数分析20-33
• 2.1 流量的定义20
• 2.2 时差法超声波流量计的基本原理20-22
• 2.3 流量测量值的动力学修正22-27
• 2.3.1 流速分布修正系数的计算22-23
• 2.3.2 关于流速分布修正系数的进一步讨论23-27
• 2.4 声波在流体中的传播特性27-31
• 2.4.1 声传播速度28
• 2.4.2 声传播损失28-30
• 2.4.3 多普勒效应30-31
• 2.4.4 环境噪声和混响干扰31
• 2.5 本章小结31-33
• 第3章 系统的电路设计与关键技术实现33-55
• 3.1 CPLD器件及其软件开发工具概述33-36
• 3.1.1 CPLD器件及其特点33-34
• 3.1.2 CPLD的逻辑设计34-36
• 3.2 超声波换能器的结构及参数选择36-41
• 3.2.1 超声波换能器的结构37-38
• 3.2.2 探头的波形转换问题38-40
• 3.2.3 超声探头振荡频率的选择40-41
• 3.3 超声波驱动电路及其控制电路改进41-45
• 3.3.1 超声波发射电路41-42
• 3.3.2 驱动电路控制原理及理论分析42-44
• 3.3.3 超声波驱动信号的精确实现44-45
• 3.4 高输入阻抗和自动增益放大电路45-49
• 3.4.1 高输入阻抗的前级放大电路45-46
• 3.4.2 中间级自动增益放大电路46-49
• 3.4.3 末级放大电路49
• 3.5 信号检测电路49-54
• 3.5.1 信号检测原理50-51
• 3.5.2 逻辑控制和计数电路51-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第4章 通用键盘管理软件的结构化分析与设计55-68
• 4.1 概述55-56
• 4.2 结构化分析与总体设计56-59
• 4.2.1 结构化分析与状态图描述56-57
• 4.2.2 结构化设计的算法57-59
• 4.2.3 结构化设计的总体结构59
• 4.3 模块设计59-64
• 4.3.1 键入数字送显示模块60-61
• 4.3.2 光标左移处理模块61-62
• 4.3.3 菜单上拉／下拉处理模块62-63
• 4.3.4 ENT键处理模块63-64
• 4.3.5 菜单显示模块64
• 4.4 分支转移与子程序64-67
• 4.4.1 两种类型通用开关分支转移程序65-67
• 4.4.2 子程序汇总及文件67
• 4.5 本章小结67-68
• 第5章 系统误差研究和实验结果68-75
• 5.1 引言68
• 5.2 误差基本理论68-69
• 5.2.1 绝对误差和修正值68-69
• 5.2.2 相对误差69
• 5.3 误差产生因素69-71
• 5.4 系统误差的计算71-74
• 5.4.1 误差传递公式71-72
• 5.4.2 误差的分配72-73
• 5.4.3 时差法超声波流量计的误差分配与合成73-74
• 5.5 实验结果74
• 5.6 本章小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果79-80
• 致谢80-81
• 附录A81-82
• 附录B82

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