基于时差法的超声水表研究

发布时间：2020-10-31 04:32

　　 超声水表作为新型的智能水表,具有量程比宽、压损小、始动流量低、无可移动部件等特点,已逐步应用于工业生产、日常生活等方面。然而,小口径超声水表存在声程短,信号微弱容易受到外界干扰,安装直管段要求较高,测量精度低和稳定性差等问题急需解决。本文在前人研究时差法超声流量测量的基础上,对小口径的超声水表进行了较深入研究。首先,针对超声水表安装对前后直管段的要求,设计了一种具有整直器的超声水表管路,通过CFD进行相关扰流试验仿真,并与无整直器模型流场进行对比,获得了合理管路结构。其次,采用低功耗设计思想,完成了超声水表样机的硬件电路和软件设计。在硬件电路设计中,通过对微弱回波信号进行放大滤波、比较整形等电路,有效地减少噪声信号对回波信号的影响。软件设计中采用窗口开启时间自动调节算法,防止回波信号衰变对飞越时间测量的影响,提高了超声水表的准确性和稳定性。最后对超声水表样机进行了相关试验研究,主要包含超声波发射电路中激励方波个数对回波信号幅值的影响试验、温度校准试验、累积流量试验、扰流试验、压力损失试验。实验结果表明,本文设计的超声水表样机运行稳定,各项性能均满足预期要求。
【学位单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH814.2
【部分图文】：

90°图 2.9 声波声量辐射方向特性θ =0 时，其辐射的能量最大，它形成了一个锥形射线束的张角[47]式(2-19)所示。2 2arcsin 0.61Dλθ = 中λ 为超声波的波长，D 为换能器的直径。超声波频率越高，辐指向性越集中。但是，超声波在传播的过程中，衰减系数与频率，频率越高，超声波衰减的越快，所以频率也不能选太高。文换能器的检测主要采用阻抗分析仪来检测换能器的静态阻抗和匹配的阻抗容抗值。动态情况下，通过阻抗分析仪发射 800KHz~1扫描，查看换能器最优工作频率，挑选出频率相匹配的换能器，图 2.10 所示。由图可以看出，换能器最优工作频率为 991KHz。

中国计量大学硕士学位论文T值幅激励信号 回波信号TyiTci阈值点TonToff图 2.14 窗口开启时间测量示意图超声水表在某恒定温度，零流量状态下，窗口开启时间 Tyi的值为示的从脉冲发射时间到确定回波信号到达波的前一个峰值波的波谷示波器上具体检测方式如图 2.15 所示。

中国计量大学硕士学位论文3.2 管道3D建模本文选用的3D管道模型采用本课题组已经研究设计的 U型声道布置方内嵌反射片的缩进管道模型[32]。管道结构示意图如图 2.4 所示，基表选用 D管道，整个管道长度为 195mm，管道内直径为 23mm，反射片采用椭圆面管道轴线成 45°，管道缩进角θ 取 20°，温度传感器斜插管道下游位置，管道模型在 solidworks 中显示如图 3.1 所示。Y 轴方向管道剖面图如图 3.2 所示
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本文编号：2863449