基于幅值標(biāo)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(lǐng)域最重要的檢測工具，在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛。隨著超聲波技術(shù)在氣體流量測量中的大范圍應(yīng)用，超聲檢測具有的非接觸測量、計量準(zhǔn)確和很好的穩(wěn)定性得到了更多的關(guān)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)的外接電技術(shù)，國內(nèi)的氣體超聲波流量計只能在中

2、小口徑應(yīng)用中與傳統(tǒng)渦輪、羅茨等流量計進(jìn)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(bǔ)在低功耗設(shè)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(chǔ)的渡越時間測量技術(shù)。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(lǐng)域中低功耗技術(shù)實施的可行性。本文在進(jìn)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(shè)計打下基礎(chǔ)。
　　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(shù)不能直接應(yīng)用到氣體測量領(lǐng)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(shè)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(biāo)記的超聲流量研究，其中特征點判定是使用硬件進(jìn)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(jìn)行概括分析，提出了適當(dāng)可行的改進(jìn)方式;主要計時電路的設(shè)計，包括超聲激勵電路、接收電路和氣體相關(guān)電路，重點介紹了基于幅值標(biāo)記的特征點判定方法;通過流