管道液體流速在線測量系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文-資料下載頁
2025-09-28 10:26本頁面
【導(dǎo)讀】的測量是液體流速測量的一個方面的應(yīng)用。管道流速測量主要利用超聲波多普勒效應(yīng)。聲源超聲波頻率之間的差值與相對運動的速度成正比，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。具有空間頻率高，能進行非接觸的測量，不需要校正、響應(yīng)特性好，應(yīng)用范圍
【正文】 速度是衡量 A/D 轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)指標(biāo)。所以選擇 A/D 時，主要考慮的因素是精度和速鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 度。精度與系統(tǒng)中的測量控制信號范圍有關(guān)，轉(zhuǎn)換器的位數(shù)應(yīng)該比總精度要求的最低分辨率高一位 。速度由輸入信號的最高頻率決定，要保證轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率高于系統(tǒng)要求的采樣頻率。本次設(shè)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。 本次采用的 A/D 芯片是 AD9221。它具有 ， 12 位的分辨率。完全滿足這次設(shè)計對精度和速度的要求。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(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。它與單片機的連接電路如圖 10 所示。 123456781011121314151617RST9ALE30PSEN29EA31GND20VCC40AD039AD138AD237AD336AD435AD534AD633AD7322122232425262728X119X218W77E58CLK1BIT12(LSB)2BIT113BIT104BIT95BIT86BIT77BIT68BIT59BIT410BIT311BIT212BIT1(MSB)13OTR14AVDD15AVSS16SENSE17VREF18REFCOM19CAPB20CAPT21CML22VINA23VINB24AVSS25AVDD26DVSS27DVDD28AD92 21R34R35R36R7122uF+C56C7110uF+C6633pFC60C7310uFC6310uF+C72C64C67C70C6533pFC61122MHzVCCVCCVREFVINAVINBINCAPTCAPBVCCVINBVINACAPTCAPBVREFOTRCLK 圖 10 A/D 采樣模塊 利用 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器得到多普勒頻移 ?? ，利用 2f ???? 可以求得 f ， 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， ? 是已知 的，利用式（ 2— 4） 可以求得流速 v 。 超聲波多普勒測管道流速設(shè)計 思想 利用多普勒效應(yīng)測流速，發(fā)射器發(fā)射超聲波進入管道測得顆粒的流速，然后經(jīng)接收器接收得到信號，混頻信號經(jīng)過選頻放大、解調(diào)、低通、信號放大得到多普勒信號， 在經(jīng)過 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器得到結(jié)果。 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） 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。主要敘述了 主要敘述了液體流速的測量方法 ,研究意義以及發(fā)展 ；針對 超聲波多普勒測管道流速 過程中遇到的問題，主要是 液體的組成部分以及顆粒的數(shù)目 的影響 ，對其進行了分析，描述了 超聲波多普勒測流速的發(fā)射換能器 ,接收換能器的組成及設(shè)計 ,從而了解了多普勒效應(yīng)測流速的方便 。在電路設(shè)計過程中，進一步對 選頻放大電路、解調(diào)電路、低通濾波器、信號放大電路、 A/D 采樣模塊 等進行了分析。 在 超聲波多普勒測管道流速電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，還可以將其進行一定的改進。 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。 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計是在沈法華博士的精心指導(dǎo)下順利完成的。沈老師淵博的知識、活躍的思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)、嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度深深地影響著我，為我在學(xué)習(xí)方面樹立了榜樣。在此，我向沈老 師致以崇高的敬意和衷心的感謝！ 感謝所有教育過 、幫助過 我的老師！你們傳授給我的專業(yè)知識是我不斷成長的源泉，也是我完成本論文的基礎(chǔ)。 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溫馨。 感謝我的家人給予我的關(guān)愛和鼓勵。 參考文獻 [1] 孫寶元 楊寶清 .傳感器及其應(yīng)用手冊 .北京： 機械工業(yè)出版社， 2020 [2] 王俊峰 孟令啟 .現(xiàn)代傳感器應(yīng)用技術(shù) .北京： 機械工業(yè)出版社， 2020 [3] 黃賢武 鄭筱霞 .傳感器原理與應(yīng)用 .高等教育出版社， 2020 [4] 呂孟軍，祝 剛．超聲流速測量 [J]．電子測量技術(shù)， 2020 [5] 穆秀春 馮新宇 王宇 .Altium Designer 原理圖與 PCB設(shè)計 .北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [6] 盛森芝，沈熊，舒瑋，流速測量技術(shù) [M].北京 : 北京大學(xué)出版社 ,1987 [7] 李建忠。單片機原理及應(yīng)用 .陜西：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [8] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ) (模擬部分 ).北京： 高等教育出版社 ， 2020 [9] 黃智偉 .全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽 .北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 12
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