提高超声波流量计量精度的方法

时差法超声波流量计通过检测换能器发射和接收的超声波信号的传播时间信号,实现流量的计量。超声波换能器的谐振频率及超声波信号传播过程中相位和幅值的变化等因素,会影响对超声波信号到达时间的准确计量,从而影响流量测量的精度。准确计量超声波信号的到达时刻是提升时差法超生波流量计的计量精度的关键之一。针对换能器发射和接收超声波信号的处理和获取电路进行了设计和分析,得出了实验结果和实验数据,对实验结果给出了实验分析和结论,并通过软件算法给出了进一步提高测量精度的方法。     

基于LMS的超声换能器温度补偿仿真

针对超声波测风、测距等领域中温度变化引起超声波传感器的传输特性变化,从而影响测量精度的问题,提出通过仿真实验研究超声换能器等效电路中各参数随温度变化对传输特性的影响情况,并得出其主要影响的因素.然后根据自适应算法的特性,尝试使用最小均方误差算法(LMS)自适应滤波算法对超声波传感器的传输特性进行补偿.仿真实验结果表明:...     

超声波流量计自增益控制电路研究

为了改善超声波流量计中换能器由于长时间工作、老化而产生的信号强度衰减问题,设计了一种基于DSP和FPGA的超声波流量计自增益控制电路,通过实时监测和比较换能器的信号幅值大小,并结合驱动端增益控制和接收端增益控制的动态控制方法,使得换能器的信号幅值能够保持在基准幅值的90%以上,从而保证了超声波流量计的测量精度,延长了换能器的使用寿命。     

水声换能器近场校准方法的实验研究

近场校准方法可用于在近场条件下校准水声换能器。方法以亥姆霍兹(Helmholtz)积分为基础,由近场测量数据推算大尺寸水声换能器的远场特性。本文叙述了三种不同类型换能器近场数据测量技术和远场特性计算方法,并作为例子给出了近远场校准结果。     

一种高精度超声波热量表的研制

热计量收费是供热供暖行业一个亟待解决的问题,超声波热量表提供了一种可行的技术手段。介绍了一种基于时差法的高精度超声波热量表设计方案。根据理论分析,把计算热量的两个关键参数:流量和温度的测量转换成对时间的测量。选用低功耗单片机作为微控制器,利用高精度时间测量芯片TDC-GP21完成对时间的测量,实现了数据的采集、计算、显示和传输功能。为保证测量精度,设计了超声波换能器性能检测装置,提出了一种换能器测试原理,并对换能器和热量表的测试结果进行了分析。测试结果表明该超声波热量表运行稳定可靠,具有良好的应用前景。     

新型远距离超声测距系统设计

针对现有超声波测距系统测量距离不足的问题,提出一种新型的远距离超声波测距系统设计方案。该系统采用C8051F单片机作为主控制器,设计了超声波发射模块、时间增益控制模块、数据处理模块等。通过实验证明,利用互相关算法和程控增益电路提高了系统测距精度,通过引入新型超声波换能器和设计超声波发射电路提高了系统测量距离。     

超声波流量计换能器参数的选择

超声波换能器是超声波流量计的重要组成部分,它是利用超声波技术进行流量测量的关键,其参数选择直接影响到整个检测系统的性能和可靠度。针对外夹式超声波流量计不能准确地选取换能器的问题,基于时差法测量原理,分析了超声波在管道中的传播过程;进而通过分析计算获取换能器的发射频率、发射角度以及发射强度。根据计算得到的技术参数可以更加准确地选取超声波换能器。     

基于瞬态特征的阵列声波换能器组性能匹配的算法

声波换能器性能之间存在的差异影响了阵列声波测井仪器的测量精度,为了提高测井仪器的测量精度,方便老仪器的维修,研究了换能器频率特征对其接收波形的影响特征.通过模拟环境采集到数据对换能器特性进行定性的分析,得到换能器的矫正参数,并用该参数对实际测得的数据进行幅度,相位的矫正.该方法可以简化换能器匹配筛选的复杂度,使偶极子阵列声波换能器满足性能匹配的要求,从而提高仪器测量精度,同时也避免了维修仪器过程中频繁的更换换能器.     

相位比较法高精度超声测距研究

有别于通常的通过测量发射和接收到超声波时间差测距原理,提出了一种根据相位差比较法超声波测距的原理.用低频正弦信号调制超声波,通过测量发射端与接收端的低频正弦信号相位差来实现测量目标与发射机之间的距离.通过改变正弦信号波的频率,可以改变相位差对距离的细分尺度,从而可提高测量精度,并且可达到切换测距量程的目的.实验表明,该测距方法具有抗干扰能力较强、实时测量的特点;分别针对7 m和14 m的测距量程,测量精度分别为0.5 cm和1 cm,盲区小于7cm.     

大量程矿用超声波物位仪的研究

针对井下原煤仓料位难以测量的问题,提出了一种大量程矿用超声波物位仪的设计方案,分析了该物位仪的工作原理,详细介绍了换能器驱动电路、放大电路和锁相环电路的设计,并给出了该物位仪软件主程序流程。实验结果表明,该物位仪适合煤矿井下煤仓料位的测量,测量精度和稳定性满足煤矿要求。     

非接触式水位计校准装置的研制与应用

为解决我国水利行业大量使用的超声波、雷达式等非接触式水位计的测量准确度问题,研制开发出一种非接触式水位计实验室校准装置。通过分析非接触式水位计的测量误差源,介绍非接触式水位计校准装置数据采集与控制、数据测量、升降、人机界面等子系统的设计,并对装置的计量误差进行测试分析,对实现的功能进行阐述。经过应用测试,验证该装置校准精度在1 mm以内,适应波束角15°,能很好地满足非接触式水位计的实验室校准工作,为行业内大量应用的非接触式水位计的校准提供新的手段,为水位测量仪器的数据准确性提供技术保障。     

基于TDC-GP22的超声波渡越时间测量方法研究

介绍了采用TDC-GP22用于超声波气体流量计信号接收和渡越时间(TOF)检测的实现方法。针对超声波信号接收电路,设计了带通滤波放大电路进行噪声抑制和放大处理,采用高速模数转换器(ADC)和数字电位器设计了增益控制电路,实现了对超声波接收信号的自动增益控制(AGC);针对超声波渡越时间检测,设计了阈值比较电路和高精度TDC-GP22时间检测电路。利用噪声阈值门限对TDC-GP22进行动态使能,避免了噪声引起的误检测。在音速喷嘴气体流量标准装置上进行了流量标定试验,试验结果证明了本测量系统具有良好的测量精度和测量稳定性。     

基于互相关的超声非介入测压方法

非介入测压对液压系统的故障诊断与检测具有关键作用,为了提高超声非介入式测压的测量精度,提出了一种基于互相关理论的超声延时计算方法,实验结果与客观实际较为相符,验证了基于互相关理论的超声非介入压力测量技术的可行性,为小管径液压系统的在线压力测量提供了一种新的方法.     

超声波测风系统中自适应时延估计算法的研究

在时差法超声波测风系统中,风速的测量精度受到时间延迟估计精度、两超声波传感器的距离精度等的影响。在后者一定的情况下,测风精度对时延估计精度提出了更高的要求。对此,采用了一种基于权值检测的最小均方误差(LMS)自适应时延估计算法,从而实现了高精度时延估计。计算机仿真与实际测试表明:该算法的估计精度满足了所研制的超声波测风系统的设计要求,能够用于机场区域低空风场情况的监测。     

一种矿井通风中精确测定风速的方法

针对超声波传感器接收超声波脉冲信号时由于存在起振过程,导致脉冲到达接收传感器的时间难以精确测定的问题,提出一种矿井通风中精确测定风速的方法,即通过拟合接收传感器接收到的正弦信号曲线及其包络线,计算出超声波脉冲信号到达传感器的时刻。对模拟采样数据的计算及分析结果表明,该方法能够达到较高的测时精度,从而能够保证矿井巷道测风精度。     

基于超声波原理的开孔参数标定系统研究

针对传统的人工丈量方法标定开孔方位角和倾斜角存在操作程序繁琐、稳钻时间长、精度低等问题,设计了基于超声波原理的钻孔开孔参数标定系统。该系统采用超声波渡越时间检测法测量参考点之间的距离,并由单片机解算出钻杆的方位角,选用微机械三轴加速度计测量倾斜角,实现了全自动化的实时跟踪测量及智能化的钻机姿态调整语音指导操作;在误差允许范围内,可快速标定所需开孔参数。该系统提高了开孔参数标定精度、标定效率及煤矿管理水平,降低了矿工劳动强度和煤矿管理成本。     

结合信号重心与ASDF估计超声窄带信号时延

以ASDF(Average square difference function)作为超声窄带信号时延估计统计量,对其估计性能进行详尽的分析。并针对噪声对ASDF统计量极值的影响,提出结合信号重心检测和ASDF的时延估计方法,对ASDF统计量进行插值以达到分数延迟的估计精度。仿真实验和实际测试表明,该方法完全可以作为超声窄带信号时延统计量。此外,可以有效地避免噪声对ASDF统计量全局极值偏移的影响,并可极大地减少运算量,满足实际应用的要求。     

悬臂梁类元件刚度检测系统

针对电液伺服阀反馈杆、弹簧管等悬臂梁类元件刚度的准确检测,提出了一种自动检测系统.与现有检测系统相比,采用电动分度盘加气动装夹装置实现了被试件的一次装夹、多位置检测,消除了多次装夹带来的不确定性误差;力加载装置和弹性元件变形测量装置集成为一体式,实现了自动高分辨加载及力、变形的精确测量,消除了加载装置或力传感器变形引起...     

基于MAX35104的超声波气体流量检测系统的设计与研究

针对现有超声波气体流量计精度不高的弱点,本文采用时差法测量原理,设计了基于MAX35104的流量检测系统。为提高测量精度,采用新型的高精度时间数字转换芯片MAX35104作为计时测量核心,采用Z安装方式,实现对顺逆流时间差的测量;为实现低功耗,采用超低功耗单片机STM32F103为系统控制核心,实现数据处理和结果显示。介绍了MAX35104时间间隔测量方法,边沿检测原理以及相应硬件测量电路的实现方法。测试结果证明该超声波气体流量计的精度可达行业标准的1级要求。     

管道泥砂浓度分布的伽玛射线测量

泥砂浓度沿管道截面的分布与管道固液两相流动特性有着密切的关系;为了采用伽玛射线密度计测量泥砂浓度沿管道截面的分布,设计了一种测量通道调节机构,使放射源与探测器能够扫过整个管道截面;提出了一种简便易行的密度计标定方法;实验室实测表明,密度标定及测量方法可行,测量精度可以达到。