畢業(yè)設(shè)計論文-管道液體流速在線測量系統(tǒng)設(shè)計-wenkub
2023-06-13 01:27:17 本頁面
【正文】 需要校正、響應(yīng)特性好，應(yīng)用范圍寬等特點(diǎn)。超聲波多普勒流速計是由于流體內(nèi)的微小粒子與流體有相同的移動速度，利用超聲波遇到物體、反射且傳播頻率發(fā)生這一多普勒效應(yīng)求得流速。 液體流速是指液體流質(zhì)點(diǎn)在單位時間內(nèi)所通過的距離。它的方向與質(zhì)點(diǎn)軌跡的切線方向是一致的。 【關(guān)鍵詞】 管道液體流速，超聲波多普勒，多普勒信號 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 Abstract In the rapid development of technology in today39。管道流速測量主要利用超聲波多普勒效應(yīng)測量 ， 入射波和反射波的頻差來進(jìn)行流速的測定， 當(dāng)超聲波聲源和反射界面或者散射體之間存在相對運(yùn)動時，被反射或被散射的超聲波信號的頻率將發(fā)生變化，該頻率與聲源超聲波頻率之間的差值與相對運(yùn)動的速度成正比，這一現(xiàn)象稱之為多普勒效應(yīng)。接收信號的頻率 與聲源的頻率之差稱為多普勒頻移；相應(yīng)的頻差信號稱為多普勒信號。s society, the flow rate measurement is widely used in industry, agriculture and medicine, pipe liquid flow rate is measured liquid flow rate measuring one aspect of the application. Pipe flow measurement using ultrasound Doppler effect mainly measured incident and reflected waves of the frequency difference between the flow rate measurement for, when the ultrasonic sound source and the reflector or the relative motion between the scattering when the ultrasonic wave is reflected or scattered will change the frequency of the signal, the frequency of the sound source and the difference between the ultrasonic frequency proportional to the speed of relative motion, this phenomenon is called the Doppler effect. Frequency of the received signal of the difference between the sound source frequency is called the Doppler frequency shift。紊流中點(diǎn)流速隨時間作不規(guī)則的變化，一般取某一段時間內(nèi)的 平均值即 時均流速 和 瞬時流速與時均流速之差 即脈動流速作為研究的對象。 液體流速測量幾乎遍及生產(chǎn)與生活的各個領(lǐng)域 ,如農(nóng)業(yè) 的澆灌水系統(tǒng) 、醫(yī)用 測定血液流速系統(tǒng) ，尤其是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域：化工、石油等。這種流速計的測量原理是測定流 體中微小粒子的移動速度，主要用于工業(yè)上給水排水，或醫(yī)學(xué)上以紅血球作為微小粒子的血統(tǒng)的測定。 本文主要是利用超聲波 多普勒效應(yīng)來測量管道液體流速。當(dāng)流體存在著可反射 或散射超聲波的跟隨粒子時，便可以利用多普勒信號確定流體的速度。本文提出的管道液體流速在線測量 —— 超聲波多普勒測流速 ，它 具有 頻率 高的特點(diǎn)。自從 1964 年 H Yeh和 H Z Cummins 發(fā)明第一臺激光多普勒流速測量計以來，近二十年中，無論在理論、品件、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)還是激光流速的應(yīng)用方面都取得了豐富的成果，盡 管這種測速技術(shù)有它自己本身的缺點(diǎn)，但越來越多的人們在自己的實驗、科研中使用 激光流速計，實踐證明它的確比畢托管和熱線風(fēng)速計在不少地方都具有優(yōu)越性。 用于在線測量的便攜式流速測量儀原理是 利用超聲波多普勒原理測量液體流速。 流量測速計的發(fā)展除采用新技術(shù)、新的原理以外，在已有的成熟的測量技術(shù)改進(jìn)方面也有很大的發(fā)展，功用和性能上已有很大提高并且在實際中起了很大的作用。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)原理 。入射波與反射波之間的頻率差就是流體中的固體顆粒運(yùn)動而產(chǎn)生的聲波多普勒的頻移。圖 中，由發(fā)送器發(fā)送頻率為 1f 的超聲波，經(jīng)流速為 v 的粒子反射，在接受器中檢測到頻率為 2f ，接受頻率 2f 和發(fā)送頻率 1f 的差稱為多普勒頻移 f ，即 2 1 22 c o svf f f fu ?? ? ? （ 2— 1） 在上式中，確定了聲波速度 u ，就求出流速 v 。超聲波多普勒 流速計的換能器通常采用收發(fā)一體結(jié)構(gòu)，換能器接收到的反射信號只能是發(fā)射器和接收器兩個指向性波束重疊的區(qū)域內(nèi)的顆粒反射波，這個重疊的區(qū)域稱為多普勒信號的信息窗 如圖 2 所示 ，即信息窗內(nèi)的多普勒頻移為反射波疊加的平均值。具有很小的頻率差、很高的品質(zhì)因數(shù)和穩(wěn)定性，因此采用石英晶體振蕩電路產(chǎn)生所需的正弦波。 設(shè)基準(zhǔn)信號 為 10cosu A t?? （ 3— 1） 調(diào)制信號為 21cosu B t?? （ 3— 2） 混頻信號為 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 ? ? ? ?0 1 2 1 0 1 01 c o s c o s2u u u A g B t t? ? ? ?? ? ? ? ? ????? (3— 3) 令 10? ? ?? ? ? ，采用乘法器解調(diào)，混頻后的信號主要是多普勒頻移和 2MHz左右的和頻信號以及高次諧波，因此只需要用低通濾波器濾除掉高頻的信號就可以得到多普勒頻移信號了。濾波器可以使用運(yùn)放構(gòu)成有源濾波器，也可以用電阻、電感和電容構(gòu)成無源濾波器，與無源濾波器相比，有源濾波器的特性效果更陡峭，效果好，而且頻率特性
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