低功耗气体超声流量计的研制

发布时间：2023-12-04 18:00

　　气体超声流量计作为一种新型流量计在近几十年得到了快速发展,具有非接触性、压损小、量程比宽、对被测气体自身属性无特殊要求等特点。目前,大、中管径的气体超声流量计已被广泛应用在天然气、石油气等的贸易结算当中。本文在前人对超声流量计的研究基础上,基于时差法对中低压气体环境下的超声流量计做了深入研究。首先,针对在测流过程中超声波易受到外界温度、压力的影响而发生传播速度变化及信号在电子线路中存在延时时间等导致测量精度受到影响的情况,提出了自动补偿的时差测量算法,抵消了外界温度、压力等环境因素对超声波传播时间的影响,并完成了相应的程序设计;其次,在一次仪表的设计与安装中,采用Z型安装法将换能器嵌入管道壁中,仪表管道部分无内置部件,压力损失小;再次,信号处理采用多级放大与带通滤波器相结合的方式,实现了对微弱信号的采集与放大的功能,放大后的超声波信号通过阈值法做滤波处理,并利用软件算法对采集到的时间数据做中值滤波处理;最后,仪表软硬件的设计均采用模块化的方法,遵循低功耗思想,硬件驱动上采用低电压脉冲激励换能器,硬件接收电路中采用间歇式单电源供电,降低了功耗。完成样机制作并调试成功后,采用标准表法对样机...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
        1.1.1 流量计的分类与比较
        1.1.2 研究意义
    1.2 气体超声流量计概述
        1.2.1 发展与现状
        1.2.2 研究方法
    1.3 课题研究内容与创新点
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 创新点
2 总体方案设计
    2.1 系统时间与流量测量原理
        2.1.1 系统时间测量原理
        2.1.2 自动补偿的流量测量方法
    2.2 一次仪表设计
    2.3 系统硬件总体设计
    2.4 本章小结
3 硬件电路设计
    3.1 硬件电路概述
    3.2 核心控制器的设计
    3.3 顺逆流时间测量电路
    3.4 超声波激励电路设计
    3.5 超声波信号调理电路设计
    3.6 峰值保持电路
    3.7 人机交互电路
        3.7.1 按键与显示电路
        3.7.2 RS485通讯电路
        3.7.3 脉冲输出电路
    3.8 电源电路
    3.9 本章小结
4 系统软件设计
    4.1 系统软件总体设计
    4.2 系统初始化
    4.3 时间测量程序设计
    4.4 数字自增益控制程序
    4.5 软件滤波程序
        4.5.1 信号范围门滤波
        4.5.2 中值滤波
    4.6 流量计算程序
    4.7 人机交互程序
    4.8 本章小结
5 实验研究与数据分析
    5.1 实验平台介绍
    5.2 实验研究与数据分析
        5.2.1 脉冲激励数与脉冲激励电压实验
        5.2.2 静态时差实验
        5.2.3 流量实验与数据分析
        5.2.4 功耗测量
    5.3 不确定度分析
        5.3.1 不确定度评定方法
        5.3.2 不确定度评定
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
作者简介



本文编号：3870433