手持式超声波流量计设计开题报告模板

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1、便携式超声波流量计上海电机学院毕业设计（论文）开题报告课题名称手持式超声波流量计设计学院电气学院专业测控技术与仪器班级学号姓名指导教师邹海荣定稿日期：2013年2月6日12便携式超声波流量计便携式超声波流量计设计摘要：超声波流量计，集计算机和传感器技术于一身，将声学的研究成果与现代电子技术结合在一起，可以用于多种液体的测量。同时，超声波流量计可以实现非接触式测量且测量方法简单、精度高、可用于大口径的测量。根据在流动流体中超声波顺流与逆流传播速度之差与被测流体流速有关的原理，采用频差法通过测量顺流和逆流时超声波脉冲的重

2、复频率差来测量流量。系统是以单片机为控制核心，结合超声波传感器设计的便携式超声波流量计测量系统。关键词：单片机，超声波流量计，便携式，测量1文献综述流量测量最早是由瑞士著名的物理学家丹尼尔•伯努利开始的，在1738年，他使用了差压法测量了水流量，其基础是伯努利方程。接着，意大利物理学家文丘里又以文丘里关测量了流量，并发表了研究成果。到了1886年，美国人应用文丘里管制成了实用的测量装置。流量测量的理论到了20世纪的中期逐渐走向成熟，人们不再将思路局限在原有的测量方法上，而是开始了新的探索。1910年时，美国人开始了槽

3、式流量计的研究工作，这种流量计是用来测量明沟中水流量的。到了1922年，帕歇尔改革了水槽测量为帕歇尔水槽。槽式流量计发展的同时，美籍匈牙利人卡门正在研究涡街理论，1911年到1912年，他提出了卡门涡街理论。到了30年代，声波测量流量的方法走入人们的视线【1】。1928年，O.Rutten发表的德国专利是关于利用声波测量管道流体流量最早的参考文献。但是要使超声波流量计具有一定的精度，要求对时间的测量精度至少达到107秒，这在当时是很难达到的；50年代初，美国科研人员首次提出了“鸣环”法，就是通过多次循环将时差扩大在进

4、行测量，这种方法弥补了当时电子技术的不足，使得时间测量精度得以大大提高。1955年，应用声循环法MAXSON流量计在美国研制成功【2】，并用于航空燃料油流量的测量，标志着超声波流量计已经由理论研究阶段进入工业应用阶段，但由于电子线路太复杂而未得到推广。60年代末又出现了多普勒效应的超声波流量计【3】。进入20世纪的70年代以后，由于集成电路技术的飞速发展，使得高精度的时间测量成为可能，再加上高性能、工作稳定的锁相技术（PLL）的出现和应用，为超声波流量计的可靠性提供了基本的保证，同时为了消除声速变化对测量精度的影响，

5、出现了频差法超声波流量计，这种流量计声速受温度变化的影响远小于时差法，灵敏度和测量范围也优于时差法，因而这种方法成为测量大管径大流量超声流量计的主要方案，但是仍无法保障小管径小流量测量时的精度【4】12便携式超声波流量计。同一时期，前苏联科技工作者对管道内流体的流速分布规律作了大量深入研究，指出管道内流体流动存在两种状态：层流和紊流，并给出了层流状态下的理论计算公式，为超声波流量计进一步提高测量精度打下了坚实的理论基础。至此，超声波流量计的研究和应用才蓬勃发展起来，超声流量计的种类也越来越多，相继出现了波束偏移法、相

6、关法和噪声法。如今，国内生产的超声波流量计无论从测量精度上和测量方法上与国外相比都还是具有一定的差距。国外厂家生产的超声波流量计在测量精度上，及便携角度来说都达到了较高的水平【5】。由于超声波流量计的独特优点，以及我国现代化建设的突飞猛进，国内对超声波流量计的需求和在超声波流量测量领域研究的投入都会不断增加，相信在不久的将来，国内的超声波流量测量技术和产品都会达到世界一流水平。2选题背景及其意义随着国内市场的国际化，我国流量仪表工业面临着严峻的挑战。因此，开展高性能流量仪表的研究、开发及产业化，对促进我国流量仪表工业

7、的发展，增强产品的国际竞争力，具有十分重要的意义。我国开展近代流量测量的技术比较晚，早期所需的流量仪表均从国外进口，直到20世纪30年代中期才出现光华精密机械厂所制造的家用水表，50年代初有了新城仪表厂所开发的文丘里管差压流量计，60年代涡轮、电磁流量计的生产。至今，我国已经形成一个相当规模从事流量测量技术与仪表研发和生产的企业，从事流量仪表研究和生产的单位超过230家。目前国外投入使用的流量计有100多种，国内定型投产的也有近50种【6】。流量仪表一般可分为如下十大类：压差式流量计、浮子式流量计、容积式流量计、涡轮

8、式流量计、电磁式流量计、流体振荡式（涡街式）流量计、超声波流量计、热式流量计、科里奥利质量流量计和明渠用流量计【7】。其中，超声波流量计，集计算机和传感器技术于一身，将声学的研究成果与现代电子技术结合在一起，可以用于多种液体的测量。同时，超声波流量计可以实现非接触式测量且测量方法简单、精度高、可用于大口径的测量。超声波流量计以其独有的优点证明了