小口徑管道流體雙向聲諧振測速方法研究.pdf

1、管道流速測量廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，超聲流量計是目前發(fā)展較好的一種新原理流量計。針對較大口徑管道流量測量的聲學流量計的研究已經(jīng)取得較大進展，但是在小口徑、低流速管道系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的聲學流量計并不能有效地增加聲波的傳播距離。不僅如此，小流速引起的時間偏差很小，要想精準的測量時間差較為困難。針對這些問題，本文探討了聲波在具有層流背景的管道中的相位變化，提出了一種基于聲學諧振原理的管道流體流速測量方法，為小口徑、低流速管道系統(tǒng)的流量測量提供了一種新

2、的方法。本課題針對雙向高階聲學諧振測速系統(tǒng)進行了如下研究:
　　1)總體方案研究。本文提出了一種適用于小口徑管道流速測量的新的聲學測速原理。在探討了流速分層分布對聲波相位影響的基礎(chǔ)上，詳細介紹了聲學諧振測速法原理，并分析了該方法與傳統(tǒng)頻差測速法的具體區(qū)別。
　　2)雙向諧振測速系統(tǒng)的聲學設(shè)計與實現(xiàn)。針對傳統(tǒng)超聲流量計雙向測量不同步的問題，提出了利用駐波管聲學特性以及通孔式復合消聲器實現(xiàn)雙向同步測速的方法。在探討駐波管聲學特性

3、的基礎(chǔ)上，提出了駐波管通過波節(jié)波腹點位置分離不同頻率聲波的方法。詳細闡述了駐波管波節(jié)波腹位置的聲學設(shè)計過程，且通過建模仿真驗證了駐波管對分離聲波的有效性。同時，還通過計算和仿真的方式設(shè)計了一種與本課題研究內(nèi)容相匹配的通孔式復合消聲器。
　　3)電聲混合諧振回路的原理及實現(xiàn)。電聲混合諧振回路主要包含電聲轉(zhuǎn)換模塊和聲電轉(zhuǎn)換模塊兩部分，本文詳細探討了兩個模塊的原理及實現(xiàn)。對其中的前置放大電路、濾波電路、自動增益控制電路以及換能器驅(qū)動電路