多普勒超声明渠流量计研究

发布时间：2020-07-01 17:06

【摘要】：远程计量闸门是集远程监控与联动、水位和流量测量、闸门控制于一体的现代化水资源动态调度设备,也是我国建设信息化灌区的关键设备,该设备既利于水资源调度,又有助于节约用水。在闸门系统数据测量中,流量和流速是最重要的参数,而超声波流量计是目前流量测量的主要途径。与传统明渠流量测量方法相比,超声波流量计不需要修建专用的测量堰槽,直接安装在渠底即可测量,具有安装方便、测量精度高、实时性强等优点。论文分析了超声明渠流量计的种类及测量原理;选择了多普勒法作为远程计量闸门应用的设计方案,并针对目前多普勒超声明渠流量计的集成性和实时性差、动态响应速度慢等缺点进行了优化。总体设计主要包括硬件电路和软件两部分:硬件电路主要进行了超声波收发电路、LCD12864显示电路、温度采集电路、液位测量电路以及最小系统外围电路的设计;软件部分主要对模块初始化、串口通讯子程序、温度采集子程序、液晶显示子程序、DDS正弦信号产生子程序和AD采样子程序等模块进行了设计。采用了 TI公司生产的DSP芯片TMS320F28335作为流量计测控的开发平台,使其发出1MHz的脉冲用以激发超声波换能器,通过Zoom FFT方法提高多普勒信号的频率分辨率,设定阈值来减少运算量以提高性能。通过在模拟实际灌区的现场试验及调试,将多普勒超声明渠流量计的测量结果与商用明渠流量计的测量结果进行了对比分析,结果显示:该流量计测量数据稳定,实时性强,并且能够很好的与远程计量闸门系统集成在一起,达到了预期的设计目标。
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S274.4
【图文】：

示意图,渠道,界面,尺寸

料工程学院专门设计建造了一个灌区实验平台。这个灌区实验平台由蓄水池、动逡逑力栗、渠道纟ＩＩ．成－个循环的Ｍ路，个仅真实模拟了实际灌Ｋ水域环境，还节约了逡逑用水。灌区模型示意图和渠道截ｊｆｉ丨阁如图１．１、图１．２所示。逡逑阁Ｕ潲Ｋ投增小总阁逡逑．５０逦－１５０邋－逡逑４00逦３１０邋４逡逑＿逦１Ｄ６０逦Ｊ逡逑图１．２渠道界面尺寸逡逑２逡逑

堰槽,种类

其并没有得到广泛的应用。上世纪未，科技的迅速发展带动了邋ｌ：、ｌｋ领域的快速成逡逑长，尤其是数模电路技术的突飞猛进，将之前限制超声波流量计在工业领域广泛逡逑ｉ、ｖ：川的技术得以突破，忙ｋ？觅超声波换能器的技术突破，使这款声能转换的ｍ要逡逑元件实现丫小型化、高精度小产，这为超声波流最计的工业化应圯提供了技术支逡逑掠。近？：四卜年来，随将模拟电路、数字电路技术和ＭＥＭＳ技术的不断发展，逡逑小姻化，高精度的超声波换能器得到广泛应丨丨ｊ，使得超声波流Ｍ计不断的更新换逡逑代，使其测量范围越来越大，应用越来越广，测量精度越来越高，稳定性越来越逡逑好，环境适应能力越来越强１３１，所以超声波流量计广泛应用于石油测量，天然气逡逑等气体测量，管道及明渠水流流量测量等。逡逑多普勒明渠流量计是近些年快速发展起来的一种新型的明渠流量测量仪器，逡逑与传统的明渠流量测ｆｆｌ不同的是其不需要修建专用的测量用堰槽，具有安装和测逡逑以方便，测量精度岛，集成程度高，测Ｍ实时性强等优点。而传统的明渠流量测逡逑Ｍ则是通过特定形状的堰槽，将水流量变化为与流量对等关系的液位高度，最后逡逑迪过读取水位高度，从水位测量对应农中找出与之对应的流量数值，液位的高度逡逑与流量的大小成正比｜４８１。常用的堰槽种类如图１．４所示。逡逑

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