畢業(yè)設計（論文）-管道液體流速在線測量系統(tǒng)設計-預覽頁
【正文】 .............................................................................................. 11 參考文獻 .......................................................................................................................... 11 鹽城師范學院畢業(yè)論文（設計） 4 緒論 流速的概述 流速是指氣體或液體流質點在單位時間內所通過的距離。根據(jù)不同情況和要求，采用不同的方法、儀器來進行測量。近年來由于傳感器技術的發(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、超聲波流速計、多普勒流速計 。 具有高頻率 、非接觸式的特點 管道液體流速的測量是液體流速測量的一個方面的應用。 超聲波 多普勒測速技術是伴隨激光器的誕生而產(chǎn)生的 一種新的測量技術它是利用超聲波 多普勒效應來對流體或固體速度進行測量的一種技術，被廣泛應用于軍事，航空，航天，機械，能源，水利，鋼鐵，醫(yī)學，環(huán)保等領域。 管道液體流速測量的研究意義 及發(fā)展 在科技飛速發(fā)展的當今社會，流速測量廣泛應用于工農(nóng)業(yè)和醫(yī)學，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)準確，提供可靠的科學數(shù)據(jù)才能為社會發(fā)展保駕護航。 流速測量技術起源很早，早在十八世紀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、響應特性好，應用范圍寬。在計量校準、檢定的領域里，對準確度的要求極為嚴格，正是基于這種現(xiàn)狀和實際情況的需要，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。 鹽城師范學院畢業(yè)論文（設計） 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 鹽城師范學院畢業(yè)論文（設計） 8 超聲波多普勒測管道流速設計 超聲波發(fā)射模塊設計 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 超聲波接收模塊設計 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，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。解調電路如圖 5： C25C26C30C45C44R49R45R50R52R42R47R63R56R59R62R46R55PortPortPortCIN+8CIN10SIG IN+1SIG IN4NC7NC9BIAS5GN ADJ2GN ADJ3OUT+6OUT12NC13NC11VEE14+12基準信號回波信號輸出MC1496 圖 5 解調電路 解調電路運用到芯片 MC1496，如圖 6 所示。 1KR721KR71C39C4023647INOUTVCC 圖 8 低通濾波器電路 放大電路的設計 經(jīng)過調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 轉換電路之前需要對其放大。轉換精度與轉換速度是衡量 A/D 轉換器的重要技術指標。本次設計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，可單電源 5V供電，輸入信號范圍可以自行調節(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 解調電路 A/D采樣 得到多普勒頻移 計算得到流速 v 混頻信號 圖 11 超聲波多普勒測量原理框圖 鹽城師范學院畢業(yè)論文（設計） 11 5 總結 本論文基本完成了 對管道液體流速在線測量系統(tǒng)的 設計。 本文 對 接收超聲波接收模塊 的原理結構框圖作了簡要分析。 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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