兩相流測量超聲傳感器的研究與設(shè)計.pdf

1、超聲檢測是一種應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)，在醫(yī)學(xué)檢測、流體測量中有其獨特的優(yōu)勢，超聲波在流體中傳播時不會破壞流體的流場，沒有壓力損失，同時若將檢測元件置于管道外壁，可以避免與流體直接接觸。應(yīng)用于兩相流測量的超聲檢測技術(shù)涉及多方面的問題，本文就其傳感器機(jī)理進(jìn)行研究與設(shè)計。
　　 超聲傳感器的研究主要包括對其激勵信號的設(shè)計以及接收信號的處理，課題創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在將線性調(diào)頻編碼信號應(yīng)用于超聲傳感器測量系統(tǒng)中，同時采用脈沖壓縮技術(shù)對接收信號進(jìn)行

2、處理，并通過實驗方法擬合出水中單個氣泡直徑與接收傳感器損失電壓間的關(guān)系曲線。線性調(diào)頻信號有著較大的時間帶寬積，以其作為傳感器激勵，可以使發(fā)射信號具有較高能量，同時與脈沖壓縮相配合，提高了系統(tǒng)距離分辨力和信噪比。
　　 課題主要從以下三方面進(jìn)行研究：
　　 1通過仿真研究調(diào)頻信號、脈沖壓縮特性，包括調(diào)頻信號不同時寬、帶寬對系統(tǒng)性能影響，脈沖壓縮形式、脈沖壓縮效果以及調(diào)頻激勵、脈沖壓縮與傳感器的匹配研究，得出調(diào)頻信號時間帶寬

3、積越大，脈沖壓縮效果越好；脈沖壓縮可以有效提高系統(tǒng)信噪比；為了進(jìn)行旁瓣的抑制，需要在脈沖壓縮基礎(chǔ)上進(jìn)行加權(quán)函數(shù)，旁瓣的抑制是以犧牲主瓣峰值、主瓣寬度、信噪比為代價。
　　 2設(shè)計了基于FPGA的超聲傳感器信息檢測系統(tǒng)，利用FPGA設(shè)計了頻率、相位可調(diào)的線性調(diào)頻編碼信號，根據(jù)仿真結(jié)果選擇匹配濾波器及Kaier窗函數(shù)進(jìn)行脈沖壓縮處理。
　　 3采用圓管模擬單個氣泡，利用靜態(tài)實驗驗證所設(shè)計傳感器性能優(yōu)劣，通過所擬合出的圓棒直徑