兩相流測(cè)量超聲傳感器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、超聲檢測(cè)是一種應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)，在醫(yī)學(xué)檢測(cè)、流體測(cè)量中有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，超聲波在流體中傳播時(shí)不會(huì)破壞流體的流場(chǎng)，沒有壓力損失，同時(shí)若將檢測(cè)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(cè)量的超聲檢測(cè)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(jì)。
　　 超聲傳感器的研究主要包括對(duì)其激勵(lì)信號(hào)的設(shè)計(jì)以及接收信號(hào)的處理，課題創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在將線性調(diào)頻編碼信號(hào)應(yīng)用于超聲傳感器測(cè)量系統(tǒng)中，同時(shí)采用脈沖壓縮技術(shù)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行

2、處理，并通過實(shí)驗(yàn)方法擬合出水中單個(gè)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(hào)有著較大的時(shí)間帶寬積，以其作為傳感器激勵(lì)，可以使發(fā)射信號(hào)具有較高能量，同時(shí)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(hào)、脈沖壓縮特性，包括調(diào)頻信號(hào)不同時(shí)寬、帶寬對(duì)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(lì)、脈沖壓縮與傳感器的匹配研究，得出調(diào)頻信號(hào)時(shí)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(jià)。
　　 2設(shè)計(jì)了基于FPGA的超聲傳感器信息檢測(cè)系統(tǒng)，利用FPGA設(shè)計(jì)了頻率、相位可調(diào)的線性調(diào)頻編碼信號(hào)，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(gè)氣泡，利用靜態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)傳感器性能優(yōu)劣，通過所擬合出的圓棒直徑