超聲波流量計多普勒原理的探討  七十一

在產品化方面，基于論文建立的超聲多普勒流量測量方法，以高速數字信號處理器件為核心實現了一種新型超聲多普勒流量計產品，并實驗標定了該產品的儀表系數、重復性、線性度以及基本誤差等性能指標，結果表明該產品的準確度等級達到2.0級。

超聲波流量檢測是根據超聲波在流動的流體中傳播的過程中會載有流體的流速信息這一原理，通過簡便、可靠的信號處理方法，把這個流速信息轉換成流量信息。超聲波流量計與以往傳統的流量計相比，具有費用低，安裝簡便，不會改變流體的流動狀態，不產生附加阻力等優點，是一種非常理想的節能型流量計。然而，由于超聲波流量計只是在近幾十年才出現的一種新型儀表，還有很多地方不完善，沒有得到普遍的應用，因而在科學技術迅速發展的今天，無論是對于自動化測量技術的提高還是對于環保事業來說，超聲流量計的研究都將是一項極有意義的研究課題。

本文詳細介紹了超聲波流量檢測技術的基本原理和實現方法，在借鑒和吸收國內外先進的超聲波流量檢測技術的基礎上，設計出了完整的系統硬件，并且給出了系統軟件的設計思想。其中硬件系統以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A為核心，由于DSP芯片的信號處理速度快，就確保了本系統高的測量精度。硬件包括超聲波信號的產生與功率放大、信號接收與放大，數據采集、存儲、顯示和DSP處理器系統；然后根據系統的硬件電路，引入先進的數字信號處理技術，在頻域上對多普勒信號進行有效的處理：首先對多普勒頻移信號進行采樣，再進行FFT變換，進而得到該信號的功率譜，運用頻譜細化分析方法對功率譜圖進行分析，再加上適當的數字濾波技術，從而得到頻移信號所對應的頻率值，在此基礎上，根據多普勒效應原理，求取管道中流體流速及其它數據量。

超聲波流量計