氣體超聲波流量計的研究.pdf

1、超聲波流量計通過超聲波在流動流體中的傳播，承載流體流速信息，將信號進行處理，提取當中的流速信息并將流速信息轉換成流量信息。超聲波流量計與傳統(tǒng)的流量計相比，具有安裝簡便，不改變流體的流動狀態(tài)，可方便地實現(xiàn)非接觸測量，適合各種管徑的測量等優(yōu)點，是一種理想的流量計。然而，由于超聲波流量計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國內(nèi)尚不多見，也沒有實現(xiàn)國產(chǎn)化。 作為超聲波流量計的理論基礎，本文重點對超聲波流量計

2、的測量原理、流場的分布及流場對超聲波信號質量的影響、聲道優(yōu)化布置、超聲波換能器結構和超聲波的衰減特性作了詳細的分析。 同時本文研制了一種氣體超聲波流量計的樣機。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型的時差法算法作為系統(tǒng)的測量原理，并針對該測量原理，調試成功一套超聲波信號發(fā)射、接收和切換電路，結合實際情況加入了抗干擾措施，提高了接收信號的質量。在模擬電路調試通過之后，加入主控芯片F(xiàn)PGA和單片機，使整個

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