超聲波幅相調制法氣體介質溫度測量系統(tǒng)研究.pdf

1、溫度測量對于工業(yè)過程的實時監(jiān)控、設備安全運行等領域有重要意義，獲取準確的測量溫度是一個有挑戰(zhàn)性的問題。傳統(tǒng)的溫度測量方法按測量方式分類大致分為接觸式和非接觸式測量兩類。接觸式測量方法具有結構簡單、價格低廉等優(yōu)勢。然而，由于檢測部分接觸被測對象，對被測對象原本的溫度分布狀態(tài)造成影響，導致測量誤差。非接觸式測量方法不干擾被測對象溫度分布，彌補了接觸式測量的缺陷，已獲得了廣泛地關注。由于超聲波具有方向性好、穿透能力強、易于獲得集中的聲能等特性

2、，可適應光線昏暗、粉塵濃度大、有毒有害介質及強電磁輻射等極端測量場合，被廣泛應用于溫度測量領域。本文主要研究超聲波氣體介質溫度測量方法。
　　主要的研究工作為:
　　(1)基于超聲波傳播的基本規(guī)律和熱力學理論，闡明了超聲測溫的原理;指明了超聲波傳播速度與介質溫度的關系;明確了準確獲取飛行時間(TOF)測量數據是超聲溫度測量的基礎。
　　(2)研究分析了多種飛行時間測量方法的原理和優(yōu)缺點，為了避免接收波前緣延時的問題，并

3、克服閾值法、互相關法、相位差法等方法的缺點，采用了幅相調制法測量超聲波氣體介質中的飛行時間，可以快速簡單地實現超聲波飛行時間的首尾節(jié)點標定。
　　(3)設計并制作了超聲波溫度測量系統(tǒng)。以STC單片機為核心器件，綜合應用超聲波換能器、放大電路、多路開關、施密特反向觸發(fā)器、上位機等硬件設備，以及通過單片機計時器測量TOF的軟件流程，實現TOF數據測量。分析了超聲波溫度測量系統(tǒng)的誤差，研究了電氣誤差、TOF測量方法的誤差和環(huán)境誤差的主要