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基于FPGA时差法气体超声波流量计的研究

基于FPGA时差法气体超声波流量计的研究

作者：陈体军西安科技大学

学位级别：硕士

超声波流量计是一种测量不同介质流量的仪器,它根据超声波在流体介质中传播时,流体介质的流速信息会包含在超声波信号中的原理,通过分析超声波信号来获取流体介质的流速信息。由于超声波流量计具有非接触式测量、精度高、维护简单等诸... 详细信息

超声波流量计是一种测量不同介质流量的仪器,它根据超声波在流体介质中传播时,流体介质的流速信息会包含在超声波信号中的原理,通过分析超声波信号来获取流体介质的流速信息。由于超声波流量计具有非接触式测量、精度高、维护简单等诸多优点,在工业生产测量方面有着广泛的应用。目前国内外超声波流量计的研究得到飞速发展,但是由于气体在管道内的流速分布非常复杂,在研制气体超声波流量计的过程中存在着许多难点,尤其在小流量情况下流量计的精确度和稳定性方面还没有得到很好解决,需要进一步的提高。通过参考大量文献可知,气体超声波流量计的精度不高,一方面是由于在区分超声波信号与杂波信号时出现误判的几率相对较高,另一方面在测量超声波传播时间时测时系统的精度不高,导致测量时间的误差较大。本文设计的气体超声波流量计系统主要采用以下几个改进措施来达到设计的要求,首先在硬件架构方面采用集成度较高的FPGA芯片代替了传统的单片机加CPLD的架构模式,简化了设计电路,提高系统的快速性。其次采用改进的时差法的算法消除了温度对流量计精度的影响,然后通过对信号的波幅和周期两个捕获条件准确的识别超声波信号和杂波干扰信号,同时运用脉冲计数法和边沿检测技术相结合的测时方法提高了流量计的精度。最后采用小波阈值降噪处理,通过降噪重构信号还原了真实值,进一步提高了流量计测量精度和稳定性。本文以上述几个方面的改进措施和创新点为核心,试制了气体超声波流量计的样机,以空气为介质完成了管道气体流速流量的测量,最后通过气体超声波流量计的对比实验得出样机的准确度较高,重复性较好,达到了预期要求,具有较好的市场应用前景。

关键词：气体超声波流量计时差法超声波换能器 FPGA 数字滤波

固溶温度对粉末触变锻造制备2024铝合金组织和力学性能的影响

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锻压技术 2018年第10期43卷 30-35页

作者：王张军陈体军兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050

采用一种新型的粉末触变锻造技术制备了2024铝合金,采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等分析手段,研究了固溶温度对粉末触变锻造2024铝合金和金属型铸造2024铝合金显微组织和力学性能的影响。研究表明：随着固... 详细信息

采用一种新型的粉末触变锻造技术制备了2024铝合金,采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等分析手段,研究了固溶温度对粉末触变锻造2024铝合金和金属型铸造2024铝合金显微组织和力学性能的影响。研究表明：随着固溶温度的升高,粉末触变锻造2024铝合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率都逐渐增加,在490℃×3 h时,综合力学性能达到最佳,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为350 MPa, 270 MPa和17. 5%;金属型铸造2024铝合金最佳固溶工艺为490℃×12 h,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到320 MPa,245 MPa和15. 2%;相比金属型铸造2024铝合金,粉末触变锻造2024铝合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高了9. 4%,10.2%和15.1%。

关键词：粉末触变锻造 2024铝合金固溶温度显微组织力学性能

重熔温度对粉末触变成形Ti@Al_3Ti_p/2024组织性能影响

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特种铸造及有色合金 2017年第9期37卷 995-998页

作者：王冲陈体军秦贺兰州理工大学有色金属先进材料加工与再利用国家重点实验室兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室

研究了重熔温度对粉末触变成形制备Ti@Al_3Ti_p/2024Al基复合材料组织与力学性能的影响。结果发现,随着重熔温度升高,初生相颗粒逐渐长大,Al_3Ti反应层逐渐增厚,材料从最初的缺陷断裂转变为韧性断裂再转变为最后的脆性断裂。当重熔温度... 详细信息

研究了重熔温度对粉末触变成形制备Ti@Al_3Ti_p/2024Al基复合材料组织与力学性能的影响。结果发现,随着重熔温度升高,初生相颗粒逐渐长大,Al_3Ti反应层逐渐增厚,材料从最初的缺陷断裂转变为韧性断裂再转变为最后的脆性断裂。当重熔温度为645℃时,合金抗拉强度和伸长率都达到最高,分别为361 MPa和13.7%。

关键词：粉末触变 Ti@Al3Tip/2024Al复合材料重熔温度

固溶处理对粉末触变成形2024合金组织和性能的影响

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特种铸造及有色合金 2017年第7期37卷 732-735页

作者：张林燕陈体军兰州理工大学有色金属先进加工与再利用省部共建国家重点实验室兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室

采用粉末触变成形制备了2024合金,研究了固溶处理对其组织和力学性能的影响,并与金属型铸造2024合金进行了对比。结果表明,在485℃下进行固溶处理,触变成形合金组织发生了明显变化,而金属型铸造合金由于大量共晶相存在于树枝晶间,其组... 详细信息

采用粉末触变成形制备了2024合金,研究了固溶处理对其组织和力学性能的影响,并与金属型铸造2024合金进行了对比。结果表明,在485℃下进行固溶处理,触变成形合金组织发生了明显变化,而金属型铸造合金由于大量共晶相存在于树枝晶间,其组织演变比粉末触变成形合金的组织演变慢;与金属型铸造合金相比,粉末触变成形合金的抗拉强度、屈服强度以及伸长率分别提高了18.6%、20.9%和287.1%,而在485℃×4h固溶时,其力学性能达到了峰值,抗拉强度、屈服强度以及伸长率分别为333 MPa、278 MPa和16.5%。

关键词：粉末触变成形 2024合金固溶处理组织力学性能

Si对铝基复合材料中Ti_p芯-壳结构形成的影响

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铸造 2017年第7期66卷 715-718页

作者：仝云奇陈体军兰州理工大学有色金属先进材料加工与再利用省部共建国家重点实验室甘肃兰州730050

采用Miedema生成热模型分析了Al-Ti-Si体系可能析出的热力学平衡相。研究了随Si含量变化的Ti_p芯-壳结构形态的变化及反应壳层相的变化情况,并探讨了反应壳层裂纹形成机理。结果表明,当Si含量不大于7%时,壳层厚度随着Si含量的增加而增大... 详细信息

采用Miedema生成热模型分析了Al-Ti-Si体系可能析出的热力学平衡相。研究了随Si含量变化的Ti_p芯-壳结构形态的变化及反应壳层相的变化情况,并探讨了反应壳层裂纹形成机理。结果表明,当Si含量不大于7%时,壳层厚度随着Si含量的增加而增大,致密的τ1壳层是在Si含量为9%时获得的;随着Si含量的增加,壳层中相的变化过程为(Al,Si)_3Ti→(Al,Si)_3Ti+τ1→τ1;反应壳层裂纹的形成主要是由体积膨胀产生的应力引起的。

关键词： Si元素 Tip芯-壳结构 Miedema模型相转变 τ1相

SiC_(p)表面化学镀Cu对Al基复合材料组织和性能的影响

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特种铸造及有色合金 2021年第10期41卷 1289-1294页

作者：安羿阎峰云陈体军兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃省有色金属及复合材料工程技术研究中心

采用化学镀覆的方法对SiC_(p)表面进行镀Cu处理,以2024铝合金为基体,通过直热法粉末触变成形工艺制备了SiC_(p)体积分数为60%的Al基复合材料,研究了Cu镀层对复合材料显微组织、相组成、断裂行为、抗弯强度和热膨胀系数的影响。研究发现,... 详细信息

采用化学镀覆的方法对SiC_(p)表面进行镀Cu处理,以2024铝合金为基体,通过直热法粉末触变成形工艺制备了SiC_(p)体积分数为60%的Al基复合材料,研究了Cu镀层对复合材料显微组织、相组成、断裂行为、抗弯强度和热膨胀系数的影响。研究发现,SiC_(p)经过镀Cu处理后,复合材料的组织由AlCu、Al_(2)Cu为主的金属间化合物组成,对复合材料的性质和性能产生了较大影响。新相AlCu、Al_(2)Cu的出现,显著降低了复合材料的热膨胀系数。与未镀Cu的SiC_(p)/2024Al复合材料相比,镀Cu后复合材料的致密度为99.15%,提高了1.57%;热膨胀系数为5.73×10^(-6) K^(-1),降低了32.4%;抗弯强度为283 MPa,降低了10.2%。

关键词：金属基复合材料镀Cu SiC_(p) AlCu 热膨胀

压头速度对触变模锻原位Mg2Sip/AM60B复合材料显微组织与拉伸性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2020年第1期30卷 110-122页

作者：张素卿陈体军周吉学兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省轻质高强金属材料重点实验室济南250014

研究压头速度对Mg2Sip/AM60B复合材料显微组织和拉伸性能的影响,并与金属型铸造复合材料进行对比。结果表明,压头速度通过改变二次凝固行为和半固态变形机制对复合材料的显微组织产生明显影响,显微组织和变形机制的改变使复合材料的拉... 详细信息

研究压头速度对Mg2Sip/AM60B复合材料显微组织和拉伸性能的影响,并与金属型铸造复合材料进行对比。结果表明,压头速度通过改变二次凝固行为和半固态变形机制对复合材料的显微组织产生明显影响,显微组织和变形机制的改变使复合材料的拉伸性能和断裂机制发生变化。当压头速度为60 mm/s时,复合材料获得最优的综合拉伸性能,抗拉强度和伸长率分别为198 MPa和10.2%。触变成形复合材料的优异性能归因于缺陷的消除和加工硬化。

关键词：触变锻造半固态变形断裂机制强化机制

橡胶表面粗糙度对DLC薄膜摩擦学性能的影响

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表面技术 2023年第2期52卷 225-232页

作者：徐研王立国张广安陈体军贾均红兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 兰州化学物理研究所兰州730000 陕西科技大学西安710021

目的探究三元乙丙橡胶(EPDM)表面粗糙度对DLC薄膜和Cr/DLC的微观结构、附着力、摩擦学性能的影响,并阐明Cr中间层对橡胶表面DLC薄膜的作用。方法使用砂纸打磨EPDM橡胶得到不同的表面粗糙度。采用非平衡磁控溅射技术在不同粗糙度的橡胶... 详细信息

目的探究三元乙丙橡胶(EPDM)表面粗糙度对DLC薄膜和Cr/DLC的微观结构、附着力、摩擦学性能的影响,并阐明Cr中间层对橡胶表面DLC薄膜的作用。方法使用砂纸打磨EPDM橡胶得到不同的表面粗糙度。采用非平衡磁控溅射技术在不同粗糙度的橡胶基体表面沉积无中间层的类金刚石碳基薄膜(DLC)及有Cr中间层的类金刚石碳基薄膜(Cr/DLC)。使用二维轮廓仪获得基体及薄膜的表面粗糙度,通过扫描电子显微镜以及拉曼光谱对薄膜的表面形貌和结构成分进行分析,并采用X切割试验和摩擦磨损试验分别评估DLC薄膜的附着力和摩擦学性能。结果基体表面粗糙度对薄膜的微观结构没有显著影响,但却对薄膜附着力以及摩擦学性能有较大的影响。薄膜附着力随着基体粗糙度的增加呈现先增大后减小的趋势,当基体表面粗糙度为1100 nm时,DLC薄膜具有最强的附着力和最佳的摩擦学性能。此外,Cr中间层的引入对提高薄膜附着力和承载能力起到了积极的作用。结论适当增加基体表面粗糙度可以增强DLC薄膜的附着力,改善薄膜的摩擦学性能。Cr中间层可以提高薄膜的承载能力,从而提高薄膜的耐磨性。

关键词：三元乙丙橡胶 DLC薄膜基体粗糙度结合力摩擦学性能

Ti-Al-2024Al混合粉末压块在部分重熔过程中的组织演变

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铸造 2016年第5期65卷 411-415页

作者：秦亚红陈体军兰州理工大学有色金属先进材料加工与再利用省部共建国家重点实验室甘肃兰州730050

本研究提出了一种利用粉末混合触变成形技术制备原位自生复合材料的新技术。并研究了Ti。一A1矿2024A1。混合粉末压块在部分重熔过程中的组织演变情况。在部分重熔过程中，2024A1基体合金的组织演变可分三个阶段：不规则共晶组织的溶解... 详细信息

本研究提出了一种利用粉末混合触变成形技术制备原位自生复合材料的新技术。并研究了Ti。一A1矿2024A1。混合粉末压块在部分重熔过程中的组织演变情况。在部分重熔过程中，2024A1基体合金的组织演变可分三个阶段：不规则共晶组织的溶解导致的颗粒内部晶粒的粗化（0～5min）；球状初生相α—Al颗粒和连续液相薄膜的形成（5～15min）；球状初生相颗粒的轻微粗化（15min以后）。Al-Ti可以通过相互扩散在Tj颗粒表面形成Al3Ti相反应层。反应层的厚度随时间沿径向增加，并在反应层中形成孔隙和微裂纹。此外，还研究了温度对半固态组织的影响，其最佳的重熔温度为640℃。

关键词：组织演变 Tip-Alp-2024Alp混合粉末压块重熔 Al3Ti相