基于静态峰值分布的超声波回波信号检测方法研究

超声波气体流量计在气体流量计量方面具有独特的优势而被广泛应用,然而超声波信号在管道内传播,受流速、噪声等因素的影响,超声波回波信号幅值会发生衰减,造成回波信号定位错误导致严重的计量误差。尤其在高流速情况下,使用常用的方法很难确定特征点,导致测量到错误的结果。为此,研究超声回波信号的峰值特性,提出一种基于归一化静态峰值分布的超声波回波信号的超声气体流量计数字信号处理方法。在静态条件下对超声回波信号进行归一化,提取超声波回波信号峰值分布得到静态峰值参考波。在动态条件下,判断回波信号峰值的与静态峰值参考波的对应关系,确定特征点后计算超声波传播时间。该数字信号处理方法在以MSP430微控制器为核心的数字系统中实现,并进行气体流量标定实验,可验证该方法和所开发的数字系统的有效性。

基于二重转压的本安型气体超声波流量计供电电路研究

针对本安型气体超声波流量计的供电电路存在本质安全化和多电压输出无法兼备的问题,设计了基于二重转压的本安型气体超声波流量计供电电路。分析了本质安全型气体超声波流量计二重转压供电电路的工作原理,设计了该电路中储能元件的参数,将电容的最大储能限制在255.92μJ,电感的最大储能限制在2.24 nJ,远小于本安条件下的最小点燃能量0.28 mJ。对二重转压供电电路进行本质安全校核,电路在同一电压等级下的最大电容为90.2μF,在同一电流等级下最大电感为1μH,芯片最高表面温度为114.8℃,远小于同一本安条件下各元件参数的最大允许值。对二重转压供电电路进行供电性能测试,电路的输出电压和输出电流完全满足本安型气体超声波流量计的电源要求,解决了本安型气体超声波流量计的供电电路本质安全化和多电压输出无法兼备的问题。

多声道气体超声流量测量动态数据提取与分析

气体超声波流量计研制中,准确定位每个声道正程和逆程收到的回波信号特征点,是精确测量得到该方向传播时间以及通过计算各声道时间差精确得到气体流量值的关键。提出了提取与分析气体超声流量计动态调试数据的方法,获取了回波信号各峰的归一化幅值数据;比较其归一化系数差值,得出最大差值所在的相邻峰为特征峰,两特征峰之间的上升过零点为到达时间阈值点,根据确定的阈值点得到精确的传播时间值。通过Python完成对原始数据的提取和分离并整理到Excel文件中,通过Excel将归一化幅值数据转换为散点图并加以分析,从而快速准确地获取阈值点,进而定位回波信号特征点。通过该方法设定阈值参数的DN50型双声道气体超声流量计,实验证明,所研究的DN50型双声道气体超声流量计能满足气体超声流量计检定规程中对1.0级仪表精度的要求。

基于插管式的升降结构浅地层温度监测系统

针对目前插管式地层温度监测方式的传感器数量过多导致故障率高且精度差等缺点,设计了采用基于插管式的升降结构监测系统。该系统基于STM32F103VET6微控制器的地面终端控制升降结构控制器升降测量头,测量头基于MSP430单片机采用新型MS5837-02BA传感器获取数据,在保证稳定性的同时提高测量精度。基于物联网技术通过SIM900A模块以GPRS数据链上传至服务器长时间保存,便于用户随时调取数据。经多次测试该系统测量方式能够在任意浅地层获取精确温度数据,充分证明了该系统的可行性与稳定性。