多聲道多普勒超聲波污水流量測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日漸突顯，特別是水資源污染問(wèn)題。為了改善這種現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，需要通過(guò)對(duì)污水排放情況進(jìn)行更加精確的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，來(lái)評(píng)估水資源利用的環(huán)保水平，因此對(duì)污水流量的計(jì)量技術(shù)提出了新的要求。
　　本文基于超聲波多普勒效應(yīng)理論，建立了污水流量測(cè)量的數(shù)學(xué)模型。推導(dǎo)了超聲波發(fā)射、接收的傳導(dǎo)公式，得出由多普勒頻移值來(lái)獲得流量的數(shù)學(xué)公式；通過(guò)分析管道流場(chǎng)速度分布規(guī)律，進(jìn)行了管道橫截面平均流速加權(quán)修正

2、，完善了多聲道多普勒超聲波污水流量測(cè)量數(shù)學(xué)模型。
　　本文對(duì)多普勒超聲波流量測(cè)量中的相關(guān)理論進(jìn)行了分析研究。通過(guò)MATLAB軟件對(duì)超聲波傳播的散射衰減、熱傳導(dǎo)衰減、粘滯衰減特性進(jìn)行了仿真，得到介質(zhì)的密度、動(dòng)力粘度、超聲波的頻率及散射顆粒半徑等參數(shù)與超聲波總衰減系數(shù)之間的關(guān)系，得出超聲波散射衰減主要影響散射回波信號(hào)的幅值，驗(yàn)證了多普勒法測(cè)量的可行性。針對(duì)超聲波發(fā)射頻率和傳感器的安裝位置進(jìn)行了計(jì)算和分析，為了提高運(yùn)算速度采用了快速傅立

3、葉算法與插值算法這兩種頻率估計(jì)算法。
　　本文詳細(xì)設(shè)計(jì)了多聲道多普勒超聲波污水流量測(cè)量方案。硬件設(shè)計(jì)方面，完成了以DSP為核心的微處理器系統(tǒng)電路、信號(hào)反射與接收電路、通道切換與控制電路、系統(tǒng)電源供電等模塊設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)方面，完成了系統(tǒng)監(jiān)控軟件與功能程序設(shè)計(jì)。
　　最后，針對(duì)DFT與FFT算法的運(yùn)算量進(jìn)行了比較，通過(guò)仿真對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)使用插值算法來(lái)進(jìn)一步提高頻率的分辨率，基于DSP硬件加速運(yùn)用FFT算法與插值算法來(lái)分析