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新型超声波流量计的研发
资料介绍
过去，机械流量计和电磁流量计占据了国内流量计市场的绝大多数份额。但是，二者都存在着致命的缺陷，比如寿命短、流体质量要求高等，这些缺陷阻碍了流量计性能的进一步提升。近些年，超声波流量计在流量测量仪器领域所发挥的作用越发重要。相比于其它流量计，超声波流量计维护方便、寿命长等特点使其更能满足市场需求。最重要的是，它更容易获得高精度的测量结果。
随着超声波流量计在工业和商业领域得到越来越广泛的应用，也就越来越迫切地需要提高其测量性能。为了改进超声波流量计的测量稳定性，本文设计了一种圆管和方管相结合的新型流量管。其中，流量管的进口管段和出口管段都设计成圆管，而中间的测量管段设计为带圆弧的方管。这种结构的最大优点就是利用方管的内壁代替了反射台来实现超声波的反射，从而使得管内的流体可以通畅地流动，也将回流的可能性降到了最低。该结构的另一大优点就是可以最大限度地减少管内的残留杂质，还能够大大减少管内流场的紊乱现象。本文通过CFD流体仿真实验，验证了该新型流量管相比于传统的流量管，更有助于在测量过程中获得平稳的流速分布。
此外，本文还设计了一种基于单片机MC9S08LL64和时间-数字转换器TDC-GP22的新型测量电路，使之与新型流量管配套成为完整的超声波流量计。其中，单片机MC9S08LL64作为测量电路的控制和运算核心，而时间-数字转换器TDC-GP22则用来收发超声波信号和测量原始数据。该测量电路以时差法测量原理为基础，不仅能够在校准后得到精确的瞬时流量数据，还可以降低测量功耗。最后，本文通过实验分别验证了测量电路和新型流量管都能够提高对瞬时流量的测量精度。
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