基于時差法的單聲道氣體超聲波流量計的研究.pdf

1、超聲波信號在流體中傳播時，流體的流速會對超聲波信號進行調(diào)制，通過檢測超聲波信號，建立數(shù)學模型，推導出流體的流速，從而實現(xiàn)流體流量的測量。超聲波流量計具有高精度、測量無壓損、維護方便、非接觸、適用于大口徑管道測量等優(yōu)點，隨著天然氣在能源體系中占的比例越來越大，超聲波氣體流量計具有廣闊的應用前景。我國研究超聲波流量計起步較晚，國內(nèi)氣體超聲波流量計產(chǎn)品非常少，并且在測量精度和穩(wěn)定性等方面和國際上產(chǎn)品相比存在較大的差距。
　　通過廣泛查詢

2、國內(nèi)外超聲波氣體流量測量的文獻，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的測量方案都是采用時差法的測量原理，而在計時方案上大部分采用脈沖計數(shù)或者互相關運算的方法?；ハ嚓P運算的計時方案需要設計高速采樣電路并且計算復雜;大部分脈沖計數(shù)的方案需要高頻率的時鐘基準信號和設計硬件或者軟件來判斷超聲波接收信號的到達時刻。本文設計了基于時差法和TDC-GP21測量芯片的超聲波氣體流量計，TDC-GP21（時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器）芯片內(nèi)部集成了電壓比較器，并且時間的測量直接由芯片完成，簡

3、化了電路設計。本文主要研究了以下幾方面的問題:
　　設計了超聲波激發(fā)電路以及超聲波接收信號放大濾波電路，經(jīng)過實驗驗證，所設計的激發(fā)電路能夠有效地激發(fā)氣體超聲波探頭，超聲波接收信號放大濾波電路能夠有效地放大微弱的超聲波接收信號。
　　在相同的條件下，通過對比不同型號超聲波探頭的超聲波接收信號波形，選擇了合適的適用于氣體測量的超聲波探頭。
　　分別利用不同個數(shù)激發(fā)波去激發(fā)超聲波探頭，對比不同情況下的超聲波接收信號波形和靜態(tài)