高精度多声道超声波密度计.pdf

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1、2015钲仪表技术与传感器2015第2期InstrumentTechniqueandSensorNo．2高精度多声道超声波密度计张兴红，邱磊，陈鑫，何涛(重庆理工大学，时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室，400054重庆)摘要：当超声波在介质中传播时，其传播速度受介质密度的影响。基于此种特性，设计了一种高精度的超声波密度计。通过测量超声波在介质中的传播速度来间接实现被测介质密度的高精度测量。由于采用了高分辨率和高速度的信号采集电路以及数字细分算法，使超声波传播时间的测量达到ns级，为超声波密度计实现测量分辨率优于l0g／m的高精度密度测量提供了保障。设计中采用分布式测头，将多对

2、测头均匀布置在装有被测介质的容器外壁，使测得容器中被测介质的密度更加准确可靠。关键词：超声波；分布式；密度测量；数字细分；高精度中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)02-0020—03DesignofHigh·-precisionMulti--channelUltrasonicDensimeterZHANGXing—hang，QIULei，CHENXin，HETao(ChongqingKeyLaboratoryofTime-gratingSensingandAdvancedTestingTechnology，ChongqingUniversi

3、tyofTechnology，Chongqing400054，China)Abstract：Thepropagationspeedofultrasonicwaveisaffectedbythemedium’Sdensitywhenpropagatinginthemedium．Ahighaccuracymulti—channeldensimeterwasdesignedonthebasisofthischaracteristic．ThehiIghaccuracymeasurementofthemeasuredmedium’Sdensitywasrealizedindirectlyby

4、measuringthepropagationspeedofultrasonicwave．Thehighresolutionandfastsignalcollectioncircuitandthedigitalsubdivisionalgorithmsmadethemeasurementoftheultrasonicwavepropagationtimereachnanoseconds，makingsurethattheultrasonicdensimetercanrealizehigh—precisiondensitymeasurementwiththeresolutionbet

5、terthan10g／In．Inthedesign，themeasuringprobesweredistributed．Severalcouplesofmeasuringprobeswereuniformlyplacedontheouterwallofvesselwhichwascontainedwiththemeasuredmedium，andthisdesignwasconducivetomakethemeasurementresultsmoreaccurateandreliable．Keywords：ultrasonicwave；distributed；densitymeas

6、urements；digitalsubdivision；highaccuracy0引言好应用前景的密度传感器。。。密度是表征物质特性的物理量之一，密度测量广泛地应用于1超声波密度计的工作原理现代国防、科技、工业、农业和日常生活等领域，是体现一个国家计利用超声波技术实现密度的测量是根据超声波在介质中量水平的重要方面。由于密度不能直接转换成电信号，必须先转传播时，其传播速度与介质的密度有关，当介质密度发生变化换成浮力、压力、声速、相位、振动频率等，然后才能转换成电信号进时，超声波传播速度也会发生改变。因此，可以通过测量超声行处理。这势必给密度的测量增加了很大的难度。波在介质中的传播速度

7、来间接测量介质密度。式(1)为超声波工业上常用的液体密度计种类很多，有振动式液体密度的传播介质为液体时，传播速度与介质密度的关系式：计、电容式液体密度计、射线式液体密度计等。这些液体密度1C：——计在使用过程中都存在着一些不足之处，如：振动式和电容式√成本低，在测量中应用较多，但测量准确度不高，维护较为麻式中：c为超声波在介质中的传播速度；p为介质的密度；为介烦；射线式可进行非接触的测量，但存在射线的辐射危害而较质的弹性模量。少被使用。超声波传播速度与传播时间的关系式