及海水淡化厂上进行投资。相比之下，北美市场的增长则显得相对平淡，但由于这地区在石油和天然气基础设施及工业自动化上的投资，北美市场将仍然具有可观的增长。常用流量计类型和性能比较目前的流量计有机械式电阻式电磁式光电式等类型,。机械式流量计如使用萨卧纽斯是由三个圆形平板和两组半圆形翼构成,半圆形翼叶片在水流的冲击下使转轴旋转，转子的转速与流体的流速成正比，由计数电路测得转子的计数值，计量出流体的流速，但是，这种流量计的精度不高。电阻式旋浆流数传感器由旋浆电极转轴轴承和测杆等构成，当旋浆置于待测水中时，浆叶的迎水面和背水面的流速不同，故在水流方向产生压差，所产生的推力使旋浆转动。流体的流速与单位时间内旋浆的转速接近线性关系，在控制电路的的作用下，可定时记录旋浆的转速，计算出流速，这种流量计测量出的流速范围较小，精度也不高。电磁式流速传感器是利用导体在磁场中做切割磁力线运动时，导体上产生感应电动势。水是导体，当水流垂直于电极方向运动时，由于水流切割磁芯顶端的磁力线，故在电极两端产生感应电动势，该电动势通过引线传送到检测仪表，当传感器的结构磁芯和激励电源确定后，磁感应强度即为定值，电极间的距离也固定。因此，水流动时产生的电动势与流速成线性关系，计算出流速，但这种流量计要求测量场所不能有强的电磁干扰，传感器表面不能有气泡或油污，否则会影响检测精度。光电式流速传感器由光源光敏元件光纤带反光镜片的叶轮转轴测量框架和测杆等组成，叶轮的个叶片边缘贴上层极薄的反光镜片，叶轮在水流或气流的推动下转动周，光纤的传输光反射次，接受端经光电转换后产生个电脉冲信号，检测电路检测并计算出转速，最后计算出流速，但流体中有杂质时会影响测量的精度。实践证明这些流量计的测量范围精度都较低，般用于精度要求不高流速较低且流量较小的场合，远远达不到诸多供水系统的要求，而利用超声波测量原理来测量流量能达到较高的精度。超声波流量计超声波流量计有发实用子程序北京人民邮电出版社出版，林伸茂单片机彻底研究经验篇北京中国电力出版社，汪晴超声波液体流量计的二合前置预处理第七五研究所吴卫玲,宋喜报基于超声波原理的流量计的设计及软件实现实用测试技术学院毕业设计论文智能化超声波液体流量计的设计学生学号专业电气工程及其自动化班级指导老师学院电子信息工程系二九年六月摘要经过充分的调研并查阅了大量的文献资料，以及对国类外各种流量计进行了分析比较，本设计采用时差法和多普勒法测量原理，研制具有国内外先进水平的多用途超声波流量计。首先分别说明时差法和多普勒法的测流量的工作原理，以及超声波传感器的特性，超声波信号检测及测量控制原理，简诉了超声波流量计的总体设计和特点。本设计用单片机做主控芯片，集时差法和多普勒测量法于体的智能化超声波液体流量计，包括了主机和流量变送器，流量变送器将检测到的数据传送到主机进行显示，并且由主机控制变送器工作，采用了自动增益控制电路以保证微弱信号也能得到有效放大并采取了定的噪声抑制措施，具有较强的抗干扰能力。关键词超声波流量计，时差法，多普勒法，自动增益控制，公共通道我国水资源越来越珍贵，水的价格也越来越高，对水量的计量精度要求也越来越高，特别是对大型引水城市供水等大流量计的计量，要求流量计的精度很高，因为很小的测量误差就会产生很大的流量误差，因此带来的直接经济利益是个很可观的数目。因此需要有高精度大流量使用方便价格合理的水流量计。超声波流量计的发展趋势随着石油和天然气工业的强势增长，以及行业对于现场设备技术的逐步接受，超声波流量计的全球市场总额将在今后年内以的复合年增长率增长。最近的份报告指出，年该市场总值为亿美元，到年将超过亿美元。超声波流量计正在快速发展成为流量测量领域，尤其是计量碳氢化合物的首选。这份名为世界超声波流量计前景展望的主要作者自动化分析师表示尽管超声波流量测量技术的出现已经有数十年了，其应用范围却非常小。而随着用户逐渐认识到超声波流量计的众多优点，包括高精确度无阻碍测量以及较低的总体拥有成本等，这情况将逐渐改观。在石油和天然气领域快速普及最近几年超声波流量计市场的切增长，几乎都是由于这种产品在石油和天然气领域销量的增加而带来的超声波流量计在这领域的销量比起以前将近翻了倍。由于监护运输标准的推广，天然气的监护运输市场已经基本成形。在年到年间，监护运输量增加了三倍多，而这领域占超声波流量计销售的。只有液体碳氢化合物监护运输的和标准在行业内得到推广，超声波流量计才能在这个领域普及。超声波流量计具有高精确度和低总体拥有成本不论是从技术上还是从经济上看，超声波测量仪器都是流量测量的理想选择。通过多光束和数字信号处理，超声波测量仪可以实现很高的测量精确度。与传统的涡轮式仪表不同，它没有移动的元件，因此几乎不需要维修。而且，它也不会阻挡或者减慢管道中气体或者液体的流动。它能够准确地测量液态石油气产品的宽频，而不需像机械型技术那样得到验证。高灵敏度使其可以检测到管道中的任何泄漏，并可以测量和补充各种会影响监护运输领域中的测量准确度的变量。亚洲和中东市场增长最大亚洲和中东地区超声波流量计的增长将会是最大的。中国和印度将会在基础设施和新工厂上大举投资。中国能源缺乏，为了寻找推动经济快目录摘要第章引言超声波流量计的发展趋势常用流量计类型和性能比较超声波流量计多普勒超生波流量计时差法超生波流量计第章超声波流量计原理超声波简介超声波的频率超声波的发生超声的传播超声与生物组织间的相互作用基于时差法超声波流量测量原理基于多谱勒超声波流量测量原理和工作特点多普勒超声波流量计工作特点多普勒超声波流量计应用注意事项第章智能化超声波流量计的总体设计超声波流量计的系统概述流量计主机流量变送器设计特点及难点分析第章流量计主机设计显示控制电路的设计存储器电路的设计实时时钟电路的设计按键电路设计的设计通讯控制电路的设计其它接口电路第章流量变送器信号放大电路的设计滤波电路的设计自动增益控制电路的设计电压比较电路的设计逻辑控制电路的设计计数器存储器和串行口隔离驱动的设计切换电路继电器逻辑控制电路第章实验测试分析与改进实验结果及其分析超声波流量计设计改进流量测量精度分析及计算第七章结束语致谢参考文献附录第章引言我国水资源相当匮乏，分布也不平横，随着国民经济的发展由时差法测量原理分析看出，流速的大小与传播时间差成正比，这个时间差的误差直接影响流速的测量精度。例如流速为米秒，声路长度为米，传播时间差为纳秒，传播时间的测量误差为纳秒，则流速的测量误差等于传播时间差的测量误差声路长度测量误差声路长度测量在管道排空情况下进行，大管中用钢卷尺测量，小管用卡尺或毫米尺测量，单个声路长误差在以内。例如米长的声路有毫米误差，产生的流速误差。然而，由于有四个声路而且误差是随机的,由声路长度测量误差引起的整个流量误差为声路角测量误差声路角测量是在管道排空情况下用精度可达秒弧度的经纬仪进行测量的。主要误差来源是将经纬仪放置在管轴心线上的能力。按照有关规定仔细放置能保证经纬仪在实际轴线分弧度以内。对的声路，由声路角引起的流量测量误差为该误差属于系统误差，不能通过增加声路数来减小。而在交叉声路安装中，该误差是可忽略的。半径测量误差管半径是在管道排空情况下在内部测量的，采用在若干个位置测量，然后将其平均以补偿管的不圆度的方法，半径测量精度可达。由半径引起的误差为积分误差在没有横流的情况下，该仪器的流速分布积分误差般小于。计算总精度系统精度定义为各个单项误差的均方根。因而，四声路流量计的流量总误差为其误差小于。本流量计在用于测量圆管流量时，要求达到的测量精度指标为。由于条件和时间有限，未能进行实地测量，但通过对系统各种测量误差因素进行的分析，加上实验测量的结果，本课题研制的超声波水流量计完全可以达到设计要求。第章结束语本课题研制的超声波流量计采用时差法测量原理，系统包括流量计主机流量变送器和计算机。本文首先对各种流量计进行了比较分析，确定选用时差法多声路测量原理，接着说明了超声波传感器的特性，超声波信号检测及测量控制原理，分析了流里计误差来源和测量精度。简述了超声波流量计的总体设计和特点，分析了本课题的难点问题。本课题的重点是流量计主机和流量变送器的研制，主机可以控制八个流变送器工作，主要有控制显示和键盘工作系统参数设置存储计算流量和累计流量对流速和流量示，经过改进后的流量计工作稳定可靠使用方便，通过对测量误差的分析以及对测量精度的计算说明超声波流量计的测量精度和其它技术指标均达到了设计要求。致谢本文是在指导老师邹的亲切关怀和精心指导下完成的，指导老师严谨的治学作风和开阔的研究视野给我留下了深刻的印象，作者谨在此向指导老师表示崇高的敬意和衷心的感谢。同时，感谢宋耿老师在课题完成中给予的关心和支持以及教研室老师领导和同学们的支持，在此谨向他们表示深深的谢意。最后，特别地感谢所有支持我完成此项工作并为此做出奉献的人们。参考文献应崇福超声学北京科学出版社，鲍伯,郑士杰水下电声测量北京国防工业出版社，乌立克,洪申工程水声原理北京国防工业出版社，丁明芳电感侧电容回路及应用北京中国科学技术大学出版，陈桂生超声换能器设计北京海洋出版社，张福学传感器应用及其电路精选北京电子工业出版社，余瑞芬传感器原理北京航空工业出版社，冯英传感器电路与制作成都成都科技大学出版社，吴东鑫新型实用传感器应用指南北京电子工业出版社，何希才新型实用电子电路北京电子工业出版社，童诗白,华成英模拟电子技术基础北京高等教育出版社，孙长柏,吴玉玉频差式超声波管道流量计工业仪表与自动化装置郝榕型堰式明渠流量计工业仪表与自动化装置王文舜电脑流量测控