基于时差法超声波流量计的设计

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1、硕士学位论文基于时差法超声波流量计的设计研究生姓名：阮洪业导师姓名：任仁良教授2015年6月10日分类号：TD235密级：公开UDC：624.152.5学号：1202047中国民航大学硕士学位论文基于时差法超声波流量计的设计研究生姓名：阮洪业导师姓名：任仁良教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：检测技术与自动化装置所在院系：航空自动化学院论文答辩日期：2015年6月10日2015年6月10日DesignofUltrasonicFlowmeterBasedonDifferenceMethodADissertationSubmittedtoCivilA

2、viationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYRUANHong-yeSupervisedbyProf.RENRen-liangAeronauticalAutomationCollegeCivilAviationUniversityofChinaJune102015中国民航大学硕士学位论文摘要超声波流量计是通过检测液体流动对超声波产生的影响来计量流速流量的仪表。具有安装简便，非接触式测量，测量范围广等的优点，被应用在石油、化工、电力、供水等各种部门。由于超声波流量计在国内应

3、用时间短，而国外的仪器价格高，所以超声波流量计还有很多需要研发与改进的地方。本文通过查阅大量文献与调研，对于提高超声波流量计的精度以及整个系统的稳定性和可靠性进行了深入的研究。设计了一种基于时差法的数字化超声波液体流量测量系统。超声波的发射与接收采用两个探头，并且用多脉冲方案来完成。该测量系统可以达到更高的精度。本文完成的主要研究成果如下：系统的硬件结构设计为：设计了超声波发射电路，超声波接收电路以及超声波的放大电路和滤波电路，由数据分析所知，本文的超声波发射电路可以很好地激发探头，使超声波探头发出适合实验室管道所需要的1MHZ的超声波。声波经过管道

4、会产生一定程度的衰减以及杂质的反射与折射，而本系统的声波放大电路能够通过放大信号弥补声波的衰减，同时滤波电路又可以把声波里的一些噪音的部分给过滤掉。编写了测量系统所需要的人机接口电路，达到操作简便，人性的化流程。在实验室条件下通过管道直径大小的测量以及超声波在水里的传播速度选取了合适的超声波探头。通过设计的超声波测量系统在实验室测量得到管道内流体的流速与流量，并通过设置流速的不同来检验所设系统的误差，然后分析误差并解决问题。关键词：超声波流量测量；时差法；放大滤波；超声波探头；误差分析；I中国民航大学硕士学位论文AbstractUltrasonicf

5、lowmeteristheinstrumentwhichmeasuresflowandratebyinfluencefromliquidflowtoultrasonic.Itisconvenientforinstallation,fornon-contactmeasurementandwithwiderangeofmeasurement,sothatitiswidelyappliedinthepetroleum,chemical,electricity,waterdeliveryandotherdepartments.Itisinshortappli

6、cationtimeindomesticandpriceishigheroverseas,inhence,itneedstoresearchandimprovealot.Throughlargequantityofliteratureandinvestigation,thepaperconductsfurtherstudytowardsaccuracyimprovementandsystem’sstabilityandreliability.Withthat,itdesignsadigitalultrasonicliquidflowmeasureme

7、ntsystembasedontime-differencemethod.Twoprobesareusedforlaunchingandreceivingultrasonic,accomplishedbymultiplepulsescheme.Themeasurementsystemcanachievehigherprecision.Themajorstudyaccomplishmentsofthispaperareasfollowing:Thedesignofthehardwarestructureofthissystemisasfollowing

8、:theultrasonictransmittercircuit,theultrasonicreceivin