超声相关流量计的设计

发布时间：2017-04-10 07:54

  本文关键词：超声相关流量计的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 两相(气／液、气／固和液／固)流体的流量测量是一个长期未能得到很好解决的难题。以互相关技术为基础，采用超声波换能器构成超声流量测量系统，可以实现两相流的非接触测量，因而超声相关流量计的研究是一项有重大意义的课题。 本文从超声相关流量计的工作原理出发，分析了超声相关流量计研制的关键因素，即相关器的设计，并将数字信号处理技术引入了超声相关流量计的设计，在频域内对流动随机噪声信号进行相关处理，构造了数字相关器。由于要进行大量的数据处理，硬件电路采用了TI公司的TMS320C5402 DSP作为核心处理器件，辅以电磁超声换能器、激励源电路、接收信号调理电路、A／D、SRAM、Flash Memory及显示电路，设计出实时检测系统的样机。 以往的超声流量计均采用压电超声换能器进行测量，这样在被测流体温度较高，超过150℃的情况下，，就无法进行测量了。为此，本文借鉴了电磁超声在金属材料的高温检测、粗糙表面钢轨检测、板材探伤和应力测定中的应用，首次将电磁超声引入了流量测量中，并研制了适合流量测量电磁超声换能器，通过实验测试，该换能器能正常工作，从而为高温流体的测量提供了一种新的解决方案。 在样机的设计中，通过对硬件电路的精心设计，减小了影响了流量测量的因素。 西安理工大学硕士学位论文 通过实验测试，模拟电路板和DSP处理板均能很好的工作，从而说明样机的设计是 成功的。
【关键词】：超声波 两相流 相关流量计 电磁超声换能器 TMS320C5402 DSP
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH814
【目录】：

• 1 绪论9-15
• 1.1 超声流量计的发展概况9-10
• 1.2 超声流量计的特点10-11
• 1.3 超声流量计的分类11-13
• 1.3.1 传播速度差法11-12
• 1.3.2 多普勒法12
• 1.3.3 波束偏移法12
• 1.3.4 相关法12-13
• 1.3.5 噪声法13
• 1.4 课题背景及意义13
• 1.5 本论文的研究内容13-15
• 2 超声相关流量计的原理15-27
• 2.1 超声相关流量计的基本原理15-19
• 2.2 超声相关流量测量的影响因素19-23
• 2.2.1 连续超声波在被测量流体中的调制作用19-21
• 2.2.2 驻波的影响21-22
• 2.2.3 超声波传感器的空间滤波效应22-23
• 2.3 相关器的设计23-27
• 3 系统硬件设计27-54
• 3.1 系统硬件整体框图27-28
• 3.2 激励源和超声功率放大电路28-33
• 3.2.1 激励源28-32
• 3.2.2 超声波功率放大电路32-33
• 3.3 超声波换能器33-34
• 3.4 接收信号调理电路34-41
• 3.4.1 一级放大电路34-35
• 3.4.2 带通滤波器35-36
• 3.4.3 二级放大电路36-37
• 3.4.4 解调电路37-38
• 3.4.5 低通滤波器38-39
• 3.4.6 低漂放大电路39-41
• 3.5 系统数字电路设计41-51
• 3.5.1 TMS320VC5402 DSP中心处理单元41-47
• 3.5.2 存储器扩展47-50
• 3.5.3 模数转换50
• 3.5.4 显示系统50-51
• 3.6 硬件抗干扰51-54
• 3.6.1 干扰的种类51-52
• 3.6.2 硬件抗干扰措施52-54
• 4 系统软件设计54-65
• 4.1 系统软件结构总述54
• 4.2 系统各功能模块介绍54-62
• 4.2.1 初始化模块54-56
• 4.2.2 流量测量模块56-62
• 4.2.3 流量显示模块62
• 4.3 软件抗干扰设计62-65
• 5 系统测试65-68
• 5.1 激励源电路测试65-66
• 5.2 超声换能器的测试66-67
• 5.3 相关器的测试67-68
• 结论68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-74
• 已发表论文及科研情况74-75
• 附录75

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘钦东;杨达;;ngg超声波流速测量仪精度的提高[J];制造业自动化;2011年06期

2 张乐芳;黄天录;孔凡东;;一种原油超声波相关流量计的设计[J];现代电子技术;2011年07期

3 黄天录;蒋卓勤;;基于相关算法超声流量计的研究[J];装甲兵工程学院学报;2010年06期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 刘会勇;混凝土泵排量实时测量方法研究[D];浙江大学;2008年

2 薛国民;油田地面油气水三相流测量方法及应用研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 周昱;流量测量的相关算法的分析与仿真[D];华中科技大学;2008年

2 袁文婷;基于DSP的噪声流量计的研究[D];陕西科技大学;2013年

  本文关键词：超声相关流量计的设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：296208