CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2019年
数字式时差法超声流量计的设计与实现
王飞
Subtype硕士
Thesis Advisor李勇平
2014
Degree Grantor中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
Degree Discipline信号与信息处理
Keyword时差法 超声流量 互相关 传播时间 Tms320f28335
Abstract熔盐堆的冷却剂和燃料载体为流动的高温熔盐,堆用熔盐熔点与运行温度较高,且具有较大的腐蚀性。对于高温、高腐蚀性流体流量的测量,非接触式的外夹式超声波流量计是一种较为理想的解决方案。为了掌握超声流量测量关键核心技术,解决熔盐堆流量测量问题,我们对高温超声流量测量展开了研究。本文重点研究数字式时差法超声流量计的设计与实现,详细讨论数字式时差法超声波流量计的工作原理、电子学实现、信号处理算法,并针对系统的硬件和算法方面给出相应的实施方案。 硬件方面主要包括超声模拟前端、数字处理、数据采集三部分。超声模拟前端实现顺逆流超声换能器的激励及接收信号调理,为后端数字处理提供高质量的信号;数字处理部分以TMS320F28335DSC为核心,DSC(数字信号控制器)兼具MCU的控制功能和DSP的处理能力,在本方案中既能完成测量过程的控制,又能进行信号处理运算;数据采集部分以高速流水线型ADC为核心,辅以F28335现有的机制、资源高效地完成数据采集工作,实现超声接收信号的数字化。 算法方面主要包括时差测量算法和传播时间测量算法。时差测量算法以互相关算法为核心,测量超声顺逆流传播时间差。然而单纯采用离散互相关峰值位置确定时差的精度与采样率有关,为了减小误差而大幅提高采样率并不是很好的选择。本文在离散互相关峰位置的基础上进行曲线拟合,在采样率不是特别高的情况下逼近互相关函数峰值的位置,既减小了数据采集处理的开销,又获得了较高的时差测量精度。传播时间测量算法则是以希尔伯特变换和小波变换为核心,测量超声在流体内的传播时间。 在水流量标定平台上对超声流量计样机进行实际的流量检定,检定结果显示,流量计瞬时流量示值相对误差为±0.67%,符合一级表的标准。在HTS高温熔盐回路现场对超声流量计样机进行测试,样机在复杂实际工况下工作良好,获得了初步实验结果。本文对数字方案时差法超声流量计进行了深入细致的剖析,为高温超声流量测量研究提供了重要的研究方法和平台,为后续的研究开发工作奠定了基础。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/14803
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2019年
Recommended Citation
GB/T 7714
王飞. 数字式时差法超声流量计的设计与实现[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2014.
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