基于時(shí)差法的超聲波流量檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)超聲波技術(shù)應(yīng)用于流量檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)展得很快。超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)，攜帶了流體流速的信息，可以通過(guò)不同的方法接收超聲波，提取有關(guān)信息并計(jì)算出流體瞬時(shí)流速及其流量。目前應(yīng)用較多的流量檢測(cè)方法主要有時(shí)差法、多普勒法等。超聲波流量計(jì)具有不阻礙流體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，而且特別適宜大流量或大管徑的測(cè)量。時(shí)差法測(cè)量準(zhǔn)確度較高，但它不適用于含固體顆粒的污水等流體流量測(cè)量，當(dāng)流體流動(dòng)速度較低時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生靈敏度下降。多普勒方法在含懸浮顆粒、氣泡等兩相流動(dòng)的

2、流量測(cè)量中得到很好的應(yīng)用。
　　本課題基于超聲波時(shí)差法流量測(cè)量原理，使用FPGA和DSP作為系統(tǒng)的控制與運(yùn)算核心，采用連續(xù)正弦信號(hào)作為超聲波激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)測(cè)量接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)之間的相位差來(lái)測(cè)量流量，并將時(shí)間碎片的測(cè)量累積轉(zhuǎn)換為電容充電量的測(cè)量，設(shè)計(jì)了一種高精度、多功能的單相流體超聲波流量計(jì)。首先對(duì)超聲波流量技術(shù)的發(fā)展和研究背景做了簡(jiǎn)單介紹，然后介紹了基于時(shí)差法的超聲波流量測(cè)量原理。接著根據(jù)超聲波時(shí)差法流量原理提出了超聲波流量計(jì)的

3、測(cè)量方案，通過(guò)測(cè)量流速相對(duì)穩(wěn)定的管道軸心線處流速，來(lái)得到管道內(nèi)流體瞬時(shí)流量，并對(duì)可能影響測(cè)量方案精度的因素都做了分析，以及提出了可行的修正方案。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了超聲波流量計(jì)裝置，包括信號(hào)發(fā)射與接收電路、充電測(cè)量電路、運(yùn)算與控制核心電路等的設(shè)計(jì)，并對(duì)檢測(cè)裝置中各個(gè)模塊分別進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試。針對(duì)設(shè)計(jì)的硬件裝置，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，以配合流量計(jì)完成管道內(nèi)流體流量的測(cè)量。
　　詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)的超聲波流量計(jì)采用的流量測(cè)量模型和超聲波傳感器