基于相位差法的超聲流量檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近些年來(lái)，超聲波流量計(jì)飛速發(fā)展，因其具有的非接觸式、高重復(fù)性、對(duì)被測(cè)量流體的適應(yīng)性等優(yōu)勢(shì)，廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域。但同時(shí)，超聲波流量計(jì)在測(cè)量方面又存在流場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、受傳感器性能限制、傳播信號(hào)不穩(wěn)定、聲學(xué)干擾嚴(yán)重、壓力溫度誤差大等問(wèn)題，嚴(yán)重影響計(jì)量精度，這些都是急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本文對(duì)影響超聲波流量計(jì)測(cè)量精度的因素進(jìn)行充分調(diào)研后，針對(duì)性的選取了時(shí)間測(cè)量精度、流體流場(chǎng)分布兩大關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析和研究。
　　本課題基于超聲波相位差法測(cè)量

2、原理。采取高精度時(shí)間測(cè)量方法—改進(jìn)的模擬內(nèi)插法。以矩形波脈沖組信號(hào)為傳感器激勵(lì)信號(hào)，將接收信號(hào)與激勵(lì)信號(hào)的相位差累加，再作為電容充電的時(shí)間控制信號(hào)，獲取對(duì)應(yīng)的放電時(shí)間擴(kuò)展脈沖，從而將時(shí)間測(cè)量分辨率從1μs提高到了3ns~5ns。以時(shí)間測(cè)量電路為核心，設(shè)計(jì)了一套高精度的流量測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，主要包括激勵(lì)信號(hào)發(fā)射電路、接收信號(hào)處理電路、流速計(jì)算上位機(jī)程序。
　　采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)方法進(jìn)行流場(chǎng)仿真，主要包括兩部分：一是還原真實(shí)實(shí)驗(yàn)

3、場(chǎng)景，研究實(shí)驗(yàn)管道流場(chǎng)分布對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量結(jié)果的影響，并針對(duì)性的提出一種流速修正方案。二是為了研究如何改進(jìn)裝置和安裝方案能減緩流場(chǎng)影響。模擬了水平面U型管和受重力影響U型管作為阻流件，其下游流體穩(wěn)定性分布情況，得到不同流速與穩(wěn)定流場(chǎng)的位置關(guān)系。并通過(guò)CFD仿真數(shù)據(jù)說(shuō)明流量計(jì)測(cè)量穩(wěn)定性受流場(chǎng)穩(wěn)定性影響。并提出了一種多聲道布置方案以提高測(cè)量精度和測(cè)量穩(wěn)定性，通過(guò)仿真數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該方案的有效性。
　　設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，配合靜態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)與氣