基于时差法的双声道气体超声流量计研究

作     者：章涛 

作者单位：中国计量大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵伟国;章圣意

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：气体超声波流量计 时差法 双声道 卡尔曼滤波 

摘      要：气体超声波流量计具有压损小、量程比宽、无可动部件、电子化和数字化集成度高等优点,已广泛应用于高压大口径气体流量测量中。然而,在低压中小口径气体流量测量中,由于测量管径较小、超声传感器少、超声波信号传播衰减大、信噪比小和声学噪声干扰严重等问题,限制了流量测量的准确性和稳定性。本论文针对以上技术问题,对DN50型中低压双声道气体超声流量计进行了深入研究,并设计双声道气体超声流量计样机。在测量方法上,采用超声时差法测量原理,通过自适应阈值法与比例阈值法相结合设置第一阈值电压,保证渡越时间测量的准确性;在硬件电路上,采用回波信号切换电路,各个换能器接收的回波信号共用同一信号处理电路,减少电路引入延时的差异。同时设计峰值检测模块以及台阶采集模块测量回波信号,进行回波信号最大峰值和各个波峰值的测量;在程序设计上,编写相应的程序进行第一阈值的调整和回波信号放大倍数调整,保证时差测量的准确性,然后结合双声道时差融合方法得到管道内气体体积流量。最后对设计的双声道气体超声波流量计样机进行了实验研究,包括温度实验和流量实验。实验结果表明本论文设计的样机满足设计要求,具有较高的测量精度和可靠性。