| 题名 | 数字式时差法超声流量计的设计与实现 |
| 作者 | 王飞 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2014 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） |
| 导师 | 李勇平 |
| 关键词 | 时差法 超声流量 互相关 传播时间 TMS320F28335 |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | 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。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2015-03-13 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/14803]  |
| 专题 | 上海应用物理研究所_中科院上海应用物理研究所2011-2017年 |
| 推荐引用方式 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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