氣體超聲波流量計(jì)的研究.pdf

1、超聲波流量計(jì)通過超聲波在流動流體中的傳播，承載流體流速信息，將信號進(jìn)行處理，提取當(dāng)中的流速信息并將流速信息轉(zhuǎn)換成流量信息。超聲波流量計(jì)與傳統(tǒng)的流量計(jì)相比，具有安裝簡便，不改變流體的流動狀態(tài)，可方便地實(shí)現(xiàn)非接觸測量，適合各種管徑的測量等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的流量計(jì)。然而，由于超聲波流量計(jì)只是在近幾十年才出現(xiàn)的一種新型儀表，特別是在測量對象為氣體的流量計(jì)國內(nèi)尚不多見，也沒有實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。 作為超聲波流量計(jì)的理論基礎(chǔ)，本文重點(diǎn)對超聲波流量計(jì)

2、的測量原理、流場的分布及流場對超聲波信號質(zhì)量的影響、聲道優(yōu)化布置、超聲波換能器結(jié)構(gòu)和超聲波的衰減特性作了詳細(xì)的分析。 同時(shí)本文研制了一種氣體超聲波流量計(jì)的樣機(jī)。本文通過分析大量的資料，提出以能避免溫度變化對測量精度影響的改進(jìn)型的時(shí)差法算法作為系統(tǒng)的測量原理，并針對該測量原理，調(diào)試成功一套超聲波信號發(fā)射、接收和切換電路，結(jié)合實(shí)際情況加入了抗干擾措施，提高了接收信號的質(zhì)量。在模擬電路調(diào)試通過之后，加入主控芯片F(xiàn)PGA和單片機(jī)，使整個(gè)

3、系統(tǒng)能夠完成基本的流量測量功能，并用VB編寫了上位機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)了利用單片機(jī)串口將測量結(jié)果送至上位機(jī)進(jìn)行保存和分析的功能。 本文還進(jìn)行了樣機(jī)部分系統(tǒng)的功能性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)在零流速條件下系統(tǒng)最大測量流速為15毫米/秒；在階躍實(shí)驗(yàn)中，利用德爾福熱線式空氣流量計(jì)與樣機(jī)作類比實(shí)驗(yàn)，樣機(jī)與之有相耦合的數(shù)據(jù)，表明樣機(jī)具有能反映流量瞬時(shí)變化趨勢的能力；在實(shí)流量實(shí)驗(yàn)中，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本均值代替真實(shí)流速，平均測量相對誤差為2.7％。