超声波旋涡热量变送器研究

发布时间：2017-07-17 23:05

  本文关键词：超声波旋涡热量变送器研究

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【摘要】：涡街流量计在计量检测中发挥着越来越大的作用,成为流量测量仪表家庭中不可缺少的一员。但是由于其测量原理的某些限制和测量条件的不同,存在着抗干扰能力差,测量范围不足等问题。本课题设计的超声波旋涡热量变送器,原理上是把涡街流量测量原理与超声波数字测量技术相结合,具有涡街流量计和超声波流量计的共同特征。随着超声波流量计的技术发展,采用超声波流量测量时间芯片以及数字信号处理技术,使超声波涡街流量计升级换代,使其测量范围更宽,抗干扰能力更强,精度更高。本文通过对卡曼涡街与超声波束相互作用机理的深入研究,提出了超声波旋涡热量变送器的研究方案。首先,给出了相位调制旋涡频率的应用表达式,分析了旋涡发生体的定位以及对超声探头的优化设计,并采用程控带通滤波、雷诺数在线补偿等技术,提高了测量精度,扩大了测量范围并实现了对噪声信号进行有效的抑制,使超声涡街流量测量技术得到进一步发展。然后,结合超声波计量专用芯片UTA6902,进行了系统硬件和软件设计。硬件处理电路实现了数字化旋涡频率的测量,设计了超声波发射电路、放大电路、外部旋涡复现电路、整形放大输出、温度测量电路;服务电路包含利用温差发电技术的电源电路、显示红外通讯电路以及M-Bus通信电路。系统软件设计包括超声波收发软件模块、流量测量数据处理程序设计、温度信号A/D采集程序、系统自检以及上位机与下位机之间的通讯模块设计。最后,对超声波旋涡热量变送器进行实验。先进行静态标定实验,检测超声探头发射、接收以及旋涡信号是否正常,然后进行实流量测量证明了本课题设计的超声波旋涡热量计具有良好的性能指标。
【关键词】：涡街流量计 超声波旋涡热量计 UTA6902 相位调制 旋涡数字化检测
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH814
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 涡街流量计概述9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-11
• 1.3 课题提出的背景和意义11-13
• 1.4 研究内容和创新点13-15
• 第2章 总体方案设计15-31
• 2.1 超声波旋涡热量变送器的工作测量原理15-18
• 2.2 超声波旋涡热量变送器组成部分的研究18-21
• 2.2.1 旋涡发生体的研究18-20
• 2.2.2 探头和结构的优化设计20-21
• 2.3 仪表系数K的修正21-23
• 2.4 超声波旋涡热量变送器的设计方案23-25
• 2.5 相位差测量方法25-29
• 2.5.1 测量原理26-27
• 2.5.2 幅值矫正算法27-28
• 2.5.3 计算机仿真28-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第3章 系统硬件电路的整体方案设计31-45
• 3.1 处理电路的设计与实现33-39
• 3.1.1 超声波发射电路设计33-34
• 3.1.2 放大电路设计34-35
• 3.1.3 外部旋涡复现电路设计35-36
• 3.1.4 整形放大输出36-38
• 3.1.5 温度测量电路38-39
• 3.2 服务电路的设计与实现39-43
• 3.2.1 利用温差发电技术的电源电路39-40
• 3.2.2 显示红外通讯电路40-41
• 3.2.3 M-Bus通讯电路的实现41-43
• 3.3 本章小结43-45
• 第4章 系统软件的整体方案设计45-57
• 4.1 系统软件整体结构和功能45
• 4.2 系统软件设计45-55
• 4.2.1 超声波收发软件模块47-48
• 4.2.2 流量测量数据处理程序设计48-49
• 4.2.3 温度信号A/D采集程序49-50
• 4.2.4 系统自检软件设计50-51
• 4.2.5 上位机与下位机之间的通讯模块设计51-54
• 4.2.6 显示模块设计54-55
• 4.3 本章小结55-57
• 第5章 超声波旋涡热量计的实验研究57-63
• 5.1 静态标定实验57-60
• 5.1.1 超声信号测试57-58
• 5.1.2 静态仿真实验58-60
• 5.2 流量测试实验结果60-62
• 5.3 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69-71
• 致谢71

【参考文献】

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1 徐科军,汪安民;基于小波变换的涡街流量计信号处理方法[J];仪器仪表学报;2001年06期

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本文编号：555000