基于横流断面的工业管道流量检测系统研究

发布时间：2024-03-03 23:17

　　随着工业信息化发展进程的不断加快以及流量检测技术的不断提高,超声波流量计以其非接触、检测范围广、适用性好的特性在市场逐渐占据重要地位。但传统的超声波流量计在检测时由于忽略了管内横流断面的面积变化情况,导致在实际流量检测应用中得到的结果存在相应误差。为了进一步提高流量计的检测精度,顺应市场实际检测需求,同时提高流量计的适用性,本文研制了一种基于横流断面的工业管道流量检测系统。基于目前国内外超声波及超声波流量计应用的研究基础,通过分析超声波液位、流速、流量及断面面积的检测原理,本系统以超声波回波液位测量原理为核心检测方法,通过测量超声波在管道内的飞行时间,进而转换为相应的管内流体液位值,从而获得流体介质的实际横流断面面积,再结合流速计所测量得到的管内流体流速值,最终获得精确的流量值。首先设计系统整体检测模型,并使用COMSOL Multiphysics物理场仿真软件对系统方案进行验证以及确定系统相关参数:其次,规划系统实现方案,设计了以STM32结合FPGA的控制模块和其他硬件电路模块,并使用Multisim软件进行了电路功能逻辑分析;然后编写核心控制程序并设计开发出了配合检测使用的上位机...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图3-1系统仿真模型图

西安理工大学硕士学位论文24图3-1系统仿真模型图Fig.3-1SystemSimulationModelDiagram在超声波发射频率选择方面，分析超声波的传播性质，其能量衰减系数满足：23=2c（3-1）式中：——介质的粘滞系数；——介质的密度；——超声波的频率；c——声速。....

图3-2网格剖分图

系统方案仿真分析及软硬件总体设计25c1ccci（3-2）20xIxI（3-3）式中x表示超声波行进的距离。在对模型进行分析前需要先划分分析网格，网格刨分的细致程度直接影响结果的精细程度，决定最终结果图像是否能够更好地分析，因此就此来说网格越细致越好，但是网格越细致则所需进行的运....

图3-3各个时间Fig.3-3AcousticRa

西安理工大学硕士学位论文26图3-3各个时间点的声射线情况Fig.3-3AcousticRayatEachTimePoint

图3-4仿真激励信号Fig.3-4SimulationExcitationSignal

西安理工大学硕士学位论文28图3-4仿真激励信号Fig.3-4SimulationExcitationSignal对于系统的数据采样精度选择，根据采样定理，本系统对超声波回波信号的采样频率应至少为4MHz，但是若只以4MHz的采样率对其进行采集，则采样所得精度较低、分辨飞行时间截....

本文编号：3918505