基于幅值標記的超聲流量檢測方法研究.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)中的流量、壓力和溫度場被稱為三大工業(yè)檢測參數(shù)。流量計作為流體流量檢測領域最重要的檢測工具，在現(xiàn)代工業(yè)中應用越來越廣泛。隨著超聲波技術在氣體流量測量中的大范圍應用，超聲檢測具有的非接觸測量、計量準確和很好的穩(wěn)定性得到了更多的關注，現(xiàn)在已經(jīng)成為了天然氣貿(mào)易計量中的第三大類標準計量儀表。
　　現(xiàn)在國際上大口徑的氣體超聲波流量計市場基本被ABB等廠家占據(jù)，采用的方法主要是基于數(shù)字處理技術的外接電技術，國內(nèi)的氣體超聲波流量計只能在中

2、小口徑應用中與傳統(tǒng)渦輪、羅茨等流量計進行競爭。而市面上的中小口徑氣體流量計一般為電池供電，氣體超聲波流量計要取得與這類流量計競爭的優(yōu)勢必須彌補在低功耗設計上的不足，因此有必要替代外接電工作下以大運算量為基礎的渡越時間測量技術。日本愛知的電池供電氣體超聲波流量計也說明了在氣體計量領域中低功耗技術實施的可行性。本文在進行超聲波渡越時間的測量過程中采用基于硬件的過零點檢測方法，以減小信號后處理對于高精度AD的需要，且大大降低了對芯片運算能力的

3、要求，為下一步的低功耗設計打下基礎。
　　氣體的超聲波測量與液體測量基本原理相同，但是由于氣體流動的不穩(wěn)定性和易受干擾性等特點，如相位法等已經(jīng)成熟的液體超聲渡越時間測量技術不能直接應用到氣體測量領域中。所以需要在解決這些干擾因素上做大量工作，并利用一些工程技巧，不追求大運算能力的同時，盡可能的提高氣體超聲測量的精度。
　　本課題作為新工程方法的嘗試，主要工作是考察適用于氣體超聲波流量計的低運算量方案的可行性。設計以TI公司的

4、TMS320F2812DSP芯片為核心，使用電壓調(diào)幅的方法產(chǎn)生激勵信號激勵換能器工作，以提高接收信號特征點判定可靠性的系統(tǒng)，完成了基于幅值標記的超聲流量研究，其中特征點判定是使用硬件進行過零點檢測的方案。主要研究內(nèi)容包括以下幾部分:氣體超聲測量的工作原理介紹和分析;對影響最終測量精度主要因素進行概括分析，提出了適當可行的改進方式;主要計時電路的設計，包括超聲激勵電路、接收電路和氣體相關電路，重點介紹了基于幅值標記的特征點判定方法;通過流