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智能超声波热量表的开发与研究

作　者: 姚滨滨
导　师: 张宏建；周洪亮
学　校: 浙江大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 热量表超声波 TDC-GP21 时差法流量零点漂移
分类号: TH81
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

热量表是在供热系统中用于测量及显示水流经热交换系统所释放或吸收热能量的关键性仪表。随着国家采暖分户计量和收费制度的全面推行,中国热量表的开发与应用将形成大规模的产业结构,拥有非常广阔的市场前景。传统的机械式热量表存在着对水质要求高、压力损失大、机械器件易磨损、抗干扰能力差等一系列问题,无法完全满足市场需求。随着现代超声检测技术的发展,超声波热量表在国内得到了越来越多的研究与应用。毫无疑问,超声波热量表将是今后热量表的发展趋势所在。但目前国内生产超声波热量表在运行稳定性和计量准确性方面还存在着一些不足之处,有待于进一步研究和改进。为了具体分析超声波热量表在测量方面存在的不足之处的原因,在广泛查阅热量表相关国内外文献的基础上,结合超声波热量表的工作原理和设计规程,本文研制了一款基于时差法测量原理和TDC-GP21测量芯片的智能超声波热量表。针对超声波热量表存在的问题,设计实验进行了深入的研究。本文主要的研究特点如下所示：(1)对流量测量程序进行了软件优化处理,提高了流量测量的精度。提出了温度对超声波流量测量影响的软件校正方法。(2)从超声波换能器的配对实验中发现,使用经过配对的超声波换能器可以减小超声波换能器自身结构给超声波信号测量带来的误差,提高测量精度。从超声波热量表流量测量零点漂移问题的实验研究中发现,超声波换能器是导致测量零点值存在的重要因素。因此超声波换能器的性能直接影响到热量表测量精度。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-8
目录  8-10
第1章绪论  10-18
  1.1 热量表研究背景  10-11
  1.2 热量表的分类及特点  11-12
  1.3 超声波热量表国内外发展现状  12-14
  1.4 课题研究意义和内容  14-16
  本章小结  16-18
第2章超声波热量表工作原理  18-24
  2.1 超声波热量表热计量原理  18-21
  2.2 超声波式流量检测方法  21-22
  2.3 对射式时差法超声波流量测量原理  22-23
  本章小结  23-24
第3章超声波热量表总体结构及硬件电路设计  24-44
  3.1 超声波热量表总体构成  24-31
    3.1.1 超声波热量表基表结构设计  24-25
    3.1.2 超声波热量表电子积算仪总体设计  25-26
    3.1.3 微处理器选型和超声波时间测量模块  26-31
  3.2 热量测量电路设计  31-34
    3.2.1 流量测量方法及电路设计  31-33
    3.2.2 温度测量方法及电路设计  33-34
  3.3 按键和显示模块电路设计及实现方法  34-35
  3.4 时钟及存储模块电路设计  35-36
  3.5 射频卡预付费功能模块设计  36-39
    3.5.1 射频卡读写卡模块电路设计  36-38
    3.5.2 电动阀门控制模块电路设计  38-39
  3.6 M-Bus数据远传模块设计  39-41
  3.7 其它电路  41-42
    3.7.1 电源模块电路设计  41
    3.7.2 复位电路设计  41-42
  本章小结  42-44
第4章超声波热量表软件程序设计  44-54
  4.1 软件主程序设计  44-46
  4.2 定时中断子程序设计  46-49
    4.2.1 流量测量软件程序设计  47-48
    4.2.2 温度测量软件程序设计  48-49
  4.3 按键显示软件程序设计  49-50
  4.4 温度对超声波流量测量影响的软件校正方法  50-52
  本章小结  52-54
第5章实验研究  54-64
  5.1 超声波换能器配对实验  54-57
    5.1.1 超声波换能器介绍  54
    5.1.2 超声波换能器配对实验设计  54-57
  5.2 超声波热量表流量测量实验  57-61
    5.2.1 仪表性能参数与指标  58-59
    5.2.2 流量测试  59-61
  5.3 超声波热量表流量测量零点漂移问题研究  61-63
  本章小结  63-64
第6章总结与展望  64-66
参考文献  66-70
作者简介  70
作者在校期间的研究成果  70-72
附录  72

智能超声波热量表的开发与研究

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