气体超声波流量计激励和信号处理方法研究与实现

发布时间：2024-12-27 03:57

　　气体超声波流量计具有无压损、测量精度高、测量范围广等诸多优点,广泛应用于各种气体流量测量领域,特别适用于天然气贸易等大口径管道的流量测量。但是,气体超声波流量计的超声波信号能量衰减严重,回波信噪比低,严重影响其测量精度和量程比。同时,国内生产的气体超声波流量计都采用模拟信号的处理方法,测量精度较低,稳定性较差,所以,气体超声波流量计的高端市场几乎被国外产品所垄断。为此,本文从激励方法配合信号处理方法的角度出发,利用波的叠加特性,提出新的间歇式激励方法和与之配合的基于相邻峰值最大差值的信号处理方法;从回波信号轮廓的角度出发,分析回波轮廓的变化规律,建立回波上升段轮廓的数学模型,提出基于回波峰值拟合的信号处理方法;又从回波能量包络的角度出发,分析回波能量的变化规律,建立回波能量包络的数学模型,提出基于回波能量点定位的信号处理方法;在基于DSP(数字信号处理器)和FPGA(现场可编程门阵列)的硬件系统上,实时实现上述信号处理方法和激励方法,有效地提高了气体超声波流量计的测量精度,扩展了测量范围。研制的系统在安徽省计量科学研究院进行实验标定。结果表明,基于回波峰值拟合、基于回波能量点定位与基于相...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１气体超声波流量计激励信号与回波信号示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｅｃｈｏ?ｓｉｇｎａｌ?ｏｆ?ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ?ｇａｓ?ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ??

输出的回波信号呈纺锤体形。由于超声波换能器存在阻尼特性，回波信号??将经过一段时间后才会衰减到零。若紧接着对发射换能器再次进行激励，接收换??能器输出的回波信号就会与之前的回波信号叠加在一起，如图２．１所示。??：ｎｉ激励信号?ｉ?Ｈ丨Ｉ，?回多信号??－?；。｜?｜｜｜｜一＿＿....

图２．?３实验平台组成示意图??Ｆｉｇ２．３?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｐｌａｔｆｏｒｍ??

２．３．１实验平台??采用鼓风机、两台ＤＮＩＯＯｍｍ的气体超声流量计、若干管道等搭建实验平台，??如图２．３所示。其中，鼓风机用于提供管道气体流量。两台气体超声流量计中，??一台为上海中核维思仪器仪表有限公司生产的ＣＬ－２型双声道四换能器一次反射??式气体超声流量计，精度等级为１....

图2.4间歇宽度为0时回波信号归一化波形

?第二章激励方法研宄???再通过比较三个连续采样点的中间点是否为三个采样点的最大值，找出回波??信号中各峰值，通过后一个峰值，减前一个峰值，得出相邻峰值之间的差值为??Ｍ，则??＾?—?＾ｘ＋ｉ?￣?（２－２）??通过比较各相邻峰值的差值大小，找出最大差值“？＾，贝ＩＪ??＾＾ｍ....

图26流量相同激励不同通道各间歇下回波信号相邻峰值的最大差值分布图

?合肥工业大学学术硕士研宄生学位论文???在不同间歇下，采用５个正弦波对应的间歇式激励方法得到１０组回波信号??数据，将１０组回波信号中每一个采样点位置的釆样值相加后求平均，再对平均??后的回波信号进行归一化，找出四个通道的回波信号各相邻峰值的最大差值，得??出其随着间歇增大的变....

本文编号：4021097