課程設(shè)計(jì)--基于超聲波原理的流量計(jì)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-20 19:15 本頁(yè)面
【正文】 基于超聲波原理的流量計(jì)設(shè)計(jì) 按照題目要求設(shè)計(jì)一個(gè) 主要是基于超聲波時(shí)差法結(jié)合 P89LPC932 單片機(jī)完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中時(shí)間測(cè)量采用單片機(jī)對(duì)微小時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，流量測(cè)量值由數(shù)碼管顯示。 超聲波流量計(jì)是由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累計(jì)系統(tǒng)三部分組成。 超聲波時(shí)差法完成整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題是：時(shí)差法的工作原理是什么；超聲波換能器如何進(jìn)行轉(zhuǎn)換；如何進(jìn)行微小時(shí)間的測(cè)量。 時(shí)差法超聲波流量計(jì)的原理 時(shí)差法超聲波流量計(jì)（ Transit Time Ultrasonic Flowmeter）其工作原理如圖 1所示。他是利用一對(duì)超聲波換能器相向交替（或同時(shí)）收發(fā)超聲波，通過(guò)觀測(cè)超聲波在介質(zhì)中的順溜和逆流傳播時(shí)間差來(lái)間接測(cè)量流體的流速，在通過(guò)流速來(lái)計(jì)算流量的一種間接測(cè)量方法 。 超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)就載上的流體流速的信息。因此通過(guò)接收到的超聲波就可以檢測(cè)出流體的流速，從而換算成流量。 圖 1 時(shí)差法超聲波流量測(cè)量原理示意圖 圖 1 中有兩個(gè)超聲波換能器：順流換能器和逆流換能器，兩只換能器分別安裝在流體管線的兩側(cè)并相距一定距離，管線的內(nèi)直徑為 D， 超聲波行走的路徑長(zhǎng)度為 L,超聲波順流速度為 tu,逆流速度為 td,超聲波的傳播方向與流體的流動(dòng)方向加角為θ。由于流體流動(dòng)的原因，是超聲波順流傳播 L長(zhǎng)度的距離所用的時(shí)間比逆流傳播所用的時(shí)間短，其時(shí)間差可用下式表示： 其中： c 是超聲波在非流動(dòng)介質(zhì)中的聲速， V 是流體介質(zhì)的流動(dòng)速度， tu 和 td之間的差為： 式中 X是兩個(gè)換能器在管線方向上的間距。 為了簡(jiǎn)化，我們假設(shè)，流體的流速和超聲波在介質(zhì)中的速度相比是個(gè)小量。即： 上式可簡(jiǎn)化為： 也就是流體的流速為： 由此可見(jiàn)，流體的流速與超聲波順流和逆流傳播的時(shí)間差成正比。 流量 Q可以表示為： 24DQ Vdt?? ? 如果已經(jīng)知道了 L、 c、 D 和θ ，只要能夠測(cè)得順流和逆流
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