相關法超聲波流量計二次儀表的研究.pdf

1、相關法流量測量技術是利用隨機信號相關函數(shù)確定信號通過某個系統(tǒng)的傳遞時間來實現(xiàn)流體流動速度的測量.它測量可靠性高、無可動部件、不擾亂流場、無壓力損失.其突出優(yōu)點表現(xiàn)在解決兩相流體、三相流體以及困難流體(腐蝕性、高粘度)的流量測量.還可用于小管徑、低流量、干擾大的流量測量.把相關測量技術應用到流量測量方面來,所涉及的研究問題包括:(1)為了獲取流動信號,應對所用的換能器進行研究,并且相應的開發(fā)研制發(fā)射和接收電路;(2)對流體流動機理的研究;

2、(3)在線實時相關器的研究;(4)實驗標定裝置的研究;(5)全測量系統(tǒng)綜合技術指標及性能的研究.本課題研究的重點是提取流動信號的電子線路和流動信號相關算法的研究.本文首先概述了流量計的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢以及各種流量計的特點.接著介紹了超聲波流量計的工作原理及特點,重點闡述了相關法超聲波流量計國內外研究狀況,并確定了本文的主要研究任務--相關法超聲波流量計二次儀表的研究,并用于氣體流量的測量.在相關法超聲波流量計一次儀表的設計部分,

3、首先詳細的闡述了相關法流量測量的原理及其特點.通過對超聲波性能的研究,選用合適的超聲波換能器,使其滿足流量測量的要求.在相關法超聲波流量計二次儀表硬件的研究工作中,首先對超聲波換能器的發(fā)射和接收電路進行研究.接收換能器接收到經過流動信號調制后的超聲波信號后,如何準確提取流動信號是保證二次儀表性能的關鍵.本文采用包絡檢波電路,解調出流動信號,并送至A/D轉換器,完成流動信號的采集和轉換.數(shù)字化后的流動信號被送至快速數(shù)字信號處理器(DSP)

4、進行判別和處理.在二次儀表軟件的研究工作中,對相關函數(shù)的算法進行研究,闡述了三種算法的原理及其優(yōu)缺點.本課題結合高速發(fā)展的數(shù)字信號處理技術,采用頻域內計算相關函數(shù)的算法,避免越零點算法丟失流場信息的缺陷和極性重合法計算量大的不足.同時,為了提高相關函數(shù)峰值時間的測量精度,對相關函數(shù)的峰值進行拋物線插值計算.在實驗部分,首先對研究的電子線路進行檢測,確保換能器和電子線路的正常工作,軟件程序的正常運行.接著實驗在不同流速的條件下進行實流測量