提升时差法超声波流量计精度与稳定性的关键技术研究

超声波流量测量原理是一种先进的非接触式流量检测技术，它利用超声波在流体中的传播特性来计算流速和流量。该技术因其测量范围广、安装便捷、适用于大口径管道和危险流体等优点，在供水、石油、化工和电力等多个领域得到广泛应用。然而，尽管超声波流量计在近几十年取得了显著进步，但仍然存在成本高和精度不足等挑战，这促使研究人员不断寻求改进。 本篇硕士学位论文着重研究了时差法超声波流量计，这是一种常见的超声波流量计类型。首先，作者深入探讨了超声波在流体中的传播特性和超声波换能器的工作原理，结合流体力学和物理学原理，对超声波流量计的测量理论进行了修正，并给出了不同工况下的流量修正系数计算公式，以提升其准确度。 针对传统时差法流量计在测量过程中容易受温度影响的问题，论文提出了一种改进型算法，有效地减轻了温度变化对测量精度的影响。同时，作者还介绍了多种提高测时精度的方法，如多脉冲测量法，这是一种新颖的超声波时差测量技术，能够提高系统的测量稳定性和可靠性。 在硬件电路设计方面，论文详细分析了发射和接收电路的选择以及参数计算，设计出性能优良的电路结构。为了增强信号处理的可靠性，除了传统的滤波电路外，还采用了自动增益放大电路。此外，采用主从单片机协同工作的架构，提升了系统的稳定性。在软件设计上，论文提供了系统的流程图和算法实现的详细描述。 考虑到实际应用中的干扰问题，论文着重研究了流量计的抗干扰性，并采取了软硬件措施来增强系统的鲁棒性。对造成测量误差的各种因素进行了深入剖析，运用误差理论对各种潜在误差进行了分配和合成分析，通过实验验证了硬件电路和软件的有效性，最终提供了实验结果作为改进策略的依据。 关键词：超声波流量计、时差法、传播时间。这篇论文不仅深化了对超声波流量计工作原理的理解，还提出了一系列实用的优化方案，对于提高超声波流量计的精度和稳定性具有重要的理论与实践价值。