畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-管道液體流速在線測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁
【正文】 .............................................................................................. 11 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 11 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 緒論 流速的概述 流速是指氣體或液體流質(zhì)點(diǎn)在單位時間內(nèi)所通過的距離。根據(jù)不同情況和要求，采用不同的方法、儀器來進(jìn)行測量。近年來由于傳感器技術(shù)的發(fā)展使得液體流速的測量發(fā)生了根本性的變化，液體流速的測量儀器更趨向小型化和微型化， 流速傳感器 如電磁式流速計(jì)、超聲波流速計(jì)、多普勒流速計(jì) 。 具有高頻率 、非接觸式的特點(diǎn) 管道液體流速的測量是液體流速測量的一個方面的應(yīng)用。 超聲波 多普勒測速技術(shù)是伴隨激光器的誕生而產(chǎn)生的 一種新的測量技術(shù)它是利用超聲波 多普勒效應(yīng)來對流體或固體速度進(jìn)行測量的一種技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于軍事，航空，航天，機(jī)械，能源，水利，鋼鐵，醫(yī)學(xué)，環(huán)保等領(lǐng)域。 管道液體流速測量的研究意義 及發(fā)展 在科技飛速發(fā)展的當(dāng)今社會，流速測量廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)，工農(nóng)業(yè)的發(fā)展對液體流速的測量提出了越來越高的要求， 所以只有液體流速測量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，提供可靠的科學(xué)數(shù)據(jù)才能為社會發(fā)展保駕護(hù)航。 流速測量技術(shù)起源很早，早在十八世紀(jì)皮托管首次用一根彎成直角的玻璃管測量了塞納河的流速。 而超聲波多普勒流速儀的出現(xiàn)對于管道中微小粒子的測量又有了更大的提高。非接觸式超聲波 多普勒流速計(jì)是在線測量中的佼佼者，尤其是它具有測量面積小，空間分辨率高，它不需要校正、響應(yīng)特性好，應(yīng)用范圍寬。在計(jì)量校準(zhǔn)、檢定的領(lǐng)域里，對準(zhǔn)確度的要求極為嚴(yán)格，正是基于這種現(xiàn)狀和實(shí)際情況的需要，開發(fā)基于多普勒原理的在線流速測量的裝置是很有必要的。超聲波傳感器 主要由金屬網(wǎng)、外殼、錐形揚(yáng)聲器、壓電晶片、底座、引腳等部分組成 。由于這個頻差正比于流體速度，所以通過測量的頻率差就可以求得流速。 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 2 1 0 c o s2 c o svf f f f cv ? ?? ? ? ? （ 2— 2） 以上各式中： ? 為聲波方向與流體速度 v 之間的夾角， 0f 為聲源的初始聲波頻率，c 為聲源在介質(zhì)中的傳播速度。 v 1f 2f 發(fā)送器 接收器 與流體一起移動的 微小粒子 ? ? 圖 1 超聲波多普勒流速計(jì)原理 1 2 3 流動方向 v 4 1：發(fā)射換能器； 2：接收換能器組 3：信息區(qū)域窗 1,2,3； 4：管道 圖 2 多普勒信息窗 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 超聲波多普勒測管道流速設(shè)計(jì) 超聲波發(fā)射模塊設(shè)計(jì) 超聲波發(fā)射模塊的電路采用的是正弦振蕩電路產(chǎn)生 1MHz的正弦波 ,用以 驅(qū)動超聲波發(fā)射換能器。電路圖如圖 3： 圖 3 超聲波發(fā)射電路 超聲波接收模塊設(shè)計(jì) 選頻放大電路 超聲波的發(fā)射電路產(chǎn)生的 1MHz的正弦波信號經(jīng)由發(fā)射換能器入射到流體內(nèi)，被流體中的顆粒散射，接收換能器接收到的信號一部分是由顆粒散射的含有流速信息的信號，一部分是直接耦合到接收換能器上的發(fā)射信號以及噪聲信號。解調(diào)電路如圖 5： C25C26C30C45C44R49R45R50R52R42R47R63R56R59R62R46R55PortPortPortCIN+8CIN10SIG IN+1SIG IN4NC7NC9BIAS5GN ADJ2GN ADJ3OUT+6OUT12NC13NC11VEE14+12基準(zhǔn)信號回波信號輸出MC1496 圖 5 解調(diào)電路 解調(diào)電路運(yùn)用到芯片 MC1496，如圖 6 所示。 1KR721KR71C39C4023647INOUTVCC 圖 8 低通濾波器電路 放大電路的設(shè)計(jì) 經(jīng)過調(diào)解和濾波之后的多普勒頻移信號為微弱的信號，幅度在十幾至幾十毫伏，因此在送入 A/D 轉(zhuǎn)換電路之前需要對其放大。轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度是衡量 A/D 轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)指標(biāo)。本次設(shè)計(jì)中所要采集的多普勒頻移信號，其頻率不大于 15KHz，為了滿足采樣定律，要求采樣頻率在 30KHz以上。另外， AD9221 還具有低失真度、低功耗、高信噪比的特點(diǎn)，可單電源 5V供電，輸入信號范圍可以自行調(diào)節(jié)，并且如果輸入信號超出或低于可測試的范圍，則會產(chǎn)生溢出報警，因此可以通過查詢溢出報警引腳來檢測輸入電壓的幅度 是否超出測試范圍。 發(fā)射換能器 管 道 選頻放大電路 信號放大 低通濾波器 解調(diào)電路 A/D采樣 得到多普勒頻移 計(jì)算得到流速 v 混頻信號 圖 11 超聲波多普勒測量原理框圖 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 5 總結(jié) 本論文基本完成了 對管道液體流速在線測量系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)。 本文 對 接收超聲波接收模塊 的原理結(jié)構(gòu)框圖作了簡要分析。 感謝我的舍友 和 好友，感謝你們在這個階段給予我的支持以及鼓勵，你們的幫助讓我感受到了快樂和
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