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液固两相流固相浓度及沉降速度的测量研究

作　者: 孙远广
导　师: 邵富群
学　校: 东北大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 液固两相流超声波沉降速度浓度相关测量硬件设计
分类号: TQ021.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 95次
引　用: 1次
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内容摘要

液固两相流广泛存在于自然界中,它普遍存在于工业生产和人们日常生活中。在冶金、化工、电力等工业过程中经常出现液固两相流介质,其流动参数测量对于工业生产过程的安全、经济和高效具有重要意义,同时对液固两相流的理论研究也十分有帮助。不过液固两相流的流动过程具有一定复杂性和随机性,所以其流动参数的测量还是有一定难度的。本文以超声波理论为研究背景,利用超声波的衰减来进行液固两相流固相浓度测量,采用相关法来测量固相的沉降速度,设计了出可以在线进行测量的仪器。本文主要完成的工作如下：1了解超声波的相关知识,了解国内外的多种超声流量计,并对其做总结研究,确定本系统的对浓度和速度的测量方法。2对压电式超声换能器做了深入研究,针对换能器特性和测量目的设计系统的硬件电路方案,包括：①发射模拟电路：方波发生电路、实用微分电路,放大跟随电路；②接收模拟电路：滤波放大电路、包络检波电路、调零电路等。3查阅大量的芯片资料,了解各种芯片的特性、价格,最后选择适合本系统硬件要求性价比比较高的芯片。4对发射、接收电路模拟调试后,进行了电路板的制作并焊接调试。搭建实验平台。5详细了解本系统所使用的单片机,对单片机的定时、A/D采样、串口通信功能进行了深入研究并进行调试,对上位机数据分析软件进行了解。6针对整个测量系统调试过程中遇到的问题进行总结分析,并提出解决方案。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 超声波简介  11-13
  1.3 超声波流量计的发展  13-14
  1.4 国内外研究情况与现状  14
  1.5 课题研究的重要意义  14-15
  1.6 论文的主要研究内容  15-16
第2章液固两相流固相浓度及沉降速度的超声波检测原理  16-28
  2.1 浓度测量  16-19
    2.1.1 吸收衰减  17-18
    2.1.2 超声波散射衰减  18
    2.1.3 扩散衰减  18
    2.1.4 总衰减  18-19
  2.2 流速测量  19-28
    2.2.1 传播速度差法  19-20
    2.2.2 多普勒法  20-21
    2.2.3 波束偏移法  21-22
    2.2.4 噪声法  22
    2.2.5 旋涡法  22-23
    2.2.6 流速-液面法  23
    2.2.7 互相关法  23-28
第3章检测电路硬件设计  28-52
  3.1 发射部分电路设计  28-35
    3.1.1 方波发生电路  29-31
    3.1.2 微分运算电路  31-32
    3.1.3 放大及跟随电路  32-33
    3.1.4 超声波换能器  33-35
  3.2 接收部分电路  35-52
    3.2.1 前置放大电路  35-36
    3.2.2 50Hz陷波电路  36-41
    3.2.3 带通滤波电路  41-43
    3.2.4 信号放大电路  43
    3.2.5 精密半波整流电路  43-46
    3.2.6 低通滤波电路  46
    3.2.7 调零电路  46-48
    3.2.8 可编程放大电路  48-49
    3.2.9 速度测量的后续电路  49-52
第4章下位机系统设计  52-58
  4.1 LPC2214处理芯片  52-53
  4.2 A/D转换模块介绍  53-55
  4.3 定时器介绍  55-56
  4.4 UART通信介绍  56-57
  4.5 下位机软件设计  57-58
第5章硬件调试与实验结果分析  58-64
  5.1 PCB布线规则  58-59
  5.2 电路调试  59-60
  5.3 固相浓度测量实验  60-61
  5.4 固相沉降速度测量实验  61-63
  5.5 影响系统的因素及改进的措施  63-64
第6章结论  64-66
参考文献  66-68
致谢  68

液固两相流固相浓度及沉降速度的测量研究

内容摘要

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