超声波多普勒流速测量方法的信息窗区域控制研究

通过对超声波多普勒信息窗区域的控制，实现了管流内部流速的分区测量，研制出的发射传感器和接收传感器，能够分别产生细小的发射声束和接收声束，使信息窗区域面积能够控制在很小的范围内，位置也被控制在设计值处，满足了分区测量的要求，设计的模拟管道流动装置，能够提供管道流动截面上某一小区域上的流速，为分区测量提供了信号源，成功地进行了信息窗区域面积的控制和位置的实验测量，测量值与设计值吻合得很好。     

利用超声波检测流量的高精度系统

讨论了超声波在流体内传播过程中流速补偿问题，建立了流量测量的数学模型，并给出测量系统的结构框图。针对超声检测流量中的流场分布情况，采用高电压窄脉冲信号触发超声波发射电路、高频振荡计数与相敏检波相结合的高精度在线检测方法提高测量的精度，并利用系统内存储的测量环境数据和实际测量时的温度对测量结果进行补偿，保证测量的稳定性；分析了测量误差来源以及消除误差的方法。     

超声污水流量测量的数学建模及影响因素分析

基于超声波多普勒效应的原理通过建立多普勒法测量污水的数学模型,全面分析推导了超声波发射、接受过程中的传导公式,实现了测量多普勒频移来获得了流速^([1])、流量的数学公式。在研究多普勒法超声波传输理论的基础上,根据声波动方程的推导分析了超声波信号在介质中的传播衰减特性,得到超声信号的传播衰减特性与介质密度、介质粘度、颗粒尺寸大小和超声波频率有关。通过使用MATLAB软件对超声波在污水模拟介质中衰减进行数值模拟仿真知道,污水的颗粒尺寸、密度和测量使用的超声波频率对超声波回波幅值有重要的影响,很好的印证了理论研究结果。     

一种测量超声波速度的方法

提出了一种测量超声波速度的方法。这种测量方法基于调节激发超声换能器电信号的频率。发射超声波的换能器与接收超声波的换能器正对着且共轴设置,数字示波器同时读取激发超声换能器的电信号和接收到的超声波信号,而且激发超声换能器的电信号被设置为参考信号,调节激发超声换能器的电信号的频率直到示波器显示的两信号波形重叠,记录此时电信号的频率。根据这两信号相邻两次重叠的频率差,计算得到超声波的速度。这种测量方法准确、快速,而且操作简单、方便。     

伪随机编码调制线性调频波的MIMO超声测量方法

结合稀疏阵元阵列MIMO成像方法和通信中的码分多址技术,提出一种采用平衡Gold伪随机码调制线性调频波(平衡Gold-LFM)发射的MIMO超声测量方法。通过优化设计传感器阵列,使多个阵元同时发射、多个阵元同时接收,接收的信号经过通道分离后进行波束形成。仿真实验表明平衡Gold-LFM复合信号具有较好的相关性,有利于回波信号的通道分离和测量准确性的提高。进一步仿真的统计表明:平衡Gold-LFM复合信号MIMO超声测量方法的测量误差在0.08mm范围内波动,同时在信噪比低至-30dB的条件下仍能可靠工作。这些仿真证实所提超声测量方法不仅可行,并能够进一步提高测量准确度。     

基于超声波和组态王的油罐液位远程监测系统的设计

依据超声波液位检测原理及方法,设计了以单片机和上位机为核心的多点液位远程监测系统。设计了基于单片机的超声波发射和接收电路,在发射和接收电路上均采用程控增益放大,利用新型STC单片机的捕捉功能提高时间测量的精度。上位机软件采用组态王6.51开发,实现了罐区内各油罐液位的集中显示和存储。     

基于多普勒的波流测量方法和系统实现

提出了基于声多普勒渡流混合测量方法，建立了相应测量方法的数学模型，并为提高波浪方向谱的反演精度设计了新型的测渡阵。利用模块化，工业化的思想设计出系统实现方案，为发射机设计了非相关和相关混合的发射测量波形，使之在较大的测量范围内能提高测量的空间分辨率。     

基于互相关函数法的海水声速测量方法研究

精准的海水声速测量具有重要意义,高精度的时差估计是使用时差法进行声速测量的关键.针对时差测量精度不高而导致海水声速测量准确性低的问题,本文采用互相关函数法进行时差估计,并利用插值技术提高时差估计精度.该方法利用发射超声波信号与接收超声波信号之间相关性强,超声信号与随机噪声相关性弱的特点,将发射信号和接收信号滤波、去噪后,作互相关处理,计算延时.通过实验可以证明,此方法可提高时差估计精度,进一步可提高时差法测量海水声速的准确性.     

二相编码信号发射的超声液位测量误差分析

二相编码信号发射的超声波液位测量不仅可以改善测量的准确性,而且能够增强测量系统的抗干扰性能.研究表明优化测量系统的发射信号波形可以明显提高测量精度和改善系统稳定性.采用Barker二相编码信号作为发射信号、压缩回波信号能量、优化信号处理、引入测量误差补偿,形成一种新的超声液位测量方法,并进行仿真验证.仿真结果表明:使用自适应白化滤波器、相关处理技术和最小二乘法曲线拟合,对测量结果进行修正,可以减小Barker码激励的超声液位测量误差,提高测量准确性.     

声波定向发射技术及其在公安工作中的应用研究

声波定向发射是把音频信号调制在高频（超声频率）载波信号上,再用超声换能器发射出去,实现声波的定向发射,通过空气的非线性声学效应,在传播过程中声波中的音频信号会自解调出来。声波定向发射技术可以应用于防暴工作中,利用高强度的声波定向扬声器,发射一束具有高指向性的声束来驱散群体性事件的人群,而不会对处于定向声束以外的人员造成影响。此外,声波定向发射技术还可以用于现场指挥的信息传递,制造超声波武器等。     

超声波流量计测流精度的实验研究

为了检验超声波流量计的测流精度,特将国产的LCJ型与美国ORE公司的7500型两种超声波流量计进行对比实验。为此,建立了管道测流实验平台,在管道出口3.1 m处交叉安装了两对超声波传感器,进行了不同流量重复对比实验,并应用小波分析对实验数据进行分析比较。实验结果表明,国产LCJ型超声波流量计较美国ORE公司的7500型超声波流量计有更高的分辨率和测流精度,且操作简单。     

基于虚拟仪器的超声Doppler管道低流速测量

传统的超声Doppler流量计在管道流量测量中会遇到无法判断流速方向和低流速测量困难等问题。该文基于虚拟仪器平台,将Doppler信号解调到15kHz的中心频率,并运用Zoom-FFT算法对其进行高精度选带频谱分析,然后进行加权平均频率估计,得到被测流体的平均流速及方向,实现了一个新的超声Doppler流量测量系统。超声波探头外夹安装在充满流体介质的不锈钢管道上进行流量测量,实验结果表明该系统不仅可以正确分辨流速方向,还能测量低达0.02m/s的流速,在判断流速方向和低流速测量上比传统超声Doppler流量计更为有效。     

多声道超声气体流量计的建模与仿真

基于时差式超声流量计测量原理和Gauss-Legendre数值积分方法，建立了多声道超声气体流量计的数学模型．在建模过程中，根据瞬时流速以流速分布函数按面积积分的公式，推导出在弦向声道处的平均流速按声线积分的表达式，然后推导出在弦向声道处的平均流速加权求和的瞬时流速公式；应用Legendre多项式求解出高斯节点值和加权系数，即确定了各个声道的分布位置．以四声道交叉布置方式的超声气体流量计为例，通过Matlab仿真与误差分析，结果表明：在考虑流速分布的影响下，模型的测量误差不大于0．1％，验证了模型的正确性，因而多声道超声气体流量计完全能满足油气、天然气等气体在输送和分配计量中的精度要求．     

数值积分函数对超声波流量计精度的影响

针对数值积分函数在超声波流量计计量过程中会引入固有误差的问题,对常用的4种积分函数在Re为1.0×103～1.0×107区间的固有误差进行了比较.通过建立超声波流量计数学模型,结合发展管内流速的分布规律,计算各积分函数的2～5个声路的误差,得到了误差分布曲线.研究结果表明:各积分函数的声路数越多,引入的固有误差越小,当Re大于等于1.0×105时,各积分函数的引入误差随着Re的增大逐渐趋于稳定.在声路数不受限制且管路流量检测范围内会出现最大引入误差时,Gauss-Legender积分具有明显优势.当Re大于等于8.0×103、小于等于4.0×105时,Tailored积分具有较小误差,而Owics积分更适用于声路数受限制和Re大于4.0×105的管路流量检测.     

低渗透岩石声学特征及在含气性预测中的应用

针对低渗透储层含气性定性识别、定量预测困难等问题,开展了模拟地层条件下的声学岩石物理实验,定量 研究了围压、孔隙压力、有效应力和孔隙流体等对纵、横波速度的影响。系统分析了纵横波速度、弹性参数等与含气饱 和度的关系,并基于Krief 弹性参数预测方法对实验结果进行了验证分析。实验和数值模拟结果表明,岩石的声学性 质受孔隙度、压力、孔隙流体性质等因素的综合影响,纵横波速度比波阻抗交会和纵横波平方交会截距对孔隙流体 性质较为敏感,可用于含气储层的识别与评价,对利用声波测井资料进行储层流体性质识别具有重要指导意义。     

万家寨引黄工程南干出口流量测定仪器的比测

阐述了流量测定仪器比测的目的和意义,论述了超声波流量计、薄壁梯形堰、流速仪3种仪器的比测资料。     

超声波在空气温度场重建中的应用

超声波在空气中的传播速度会随着空气温度的变化而变化,利用超声波穿越被测温度场区域的平均速度场,可以重建对应区域的平均温度场。提出了一种易于实现的超声波重建二维温度场的方法,在被测温度场周围布置8个收发一体的超声波传感器,并将被测温度场划分为24个小区间,由超声波通过每个小区间的平均速度值获得各小区间的平均温度,以该温度值作为小区间中心点的温度并进行插值,从而重建整个被测区域的温度场。     

强驻波声场中脉动速度特性

利用激光多普勒测速仪对管内空气强驻波声场中脉动速度特性进行了测量.实验结果表明:强声场对流场有很强的调制作用,使流场产生了与声波同频率的周期性脉动,且脉动幅度随着声场强度的增加而增大.管内声场强度不大时,实验值与理论值吻合较好;声场强度超过160dB后,出现了声湍流现象,实验测量值与理论计算值之间存在明显的偏差.当管内压力波幅处声场强度达到164 dB时,距离反射板130 mm位置处(sin kx=0.67)湍流脉动速度均方根值为3.50 m/s,达到了该位置处脉动速度幅值的45%,表明强驻波场声湍流脉动非常剧烈.     

液体媒质超声波电机的特性仿真与实验研究

为了深入研究液体媒质超声波电机的转速特性，通过阐述电机运行过程中将超声振动所产生的能量由液体传递给转子，从而驱动转子旋转这一能量传递的基本过程，揭示了液体中的雷诺切应力是电机声流场的驱动力．然后，以此为基础，对液体声流场进行了系统的理论解析，并将声流场同电机转速联系起来，针对电机转速与驱动频率、驱动电压、液体环境和转子半径之间的关系进行了Madab仿真与实验研究．比较分析仿真与实验结果可知，二者具有很好的一致性，验证了本文假设的合理性和仿真方法的正确性．