超声波流体测压仪的研制
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摘要
压力作为液压系统的重要参数，直接反映着液压系统运行状况的好坏。通过对系统压力的测量来实时监控液压系统，以保证液压系统的正常运转和工作人员的人身安全是至关重要的。传统的压力测量方法一般都是接触式的。大都采用现场安装压力表或压力传感器的方法，给测量工作带来诸多不便。超声波检测技术具有精度高、非接触、无损等特点，用来对液体的压力进行测量具有非常大的实用价值。
超声波在流体中传播时，流体压力将会对超声波频率等特征参数产生影响。因此，通过接收穿过流体的超声波频率可以建立压力——频率两者之间的模型关系，从而计算出压力。
本论文研究的目的是用超声波无损检测方法实现对液压系统压力的在线检测和实时监控，研究内容主要包括两个方面：一是制作完成超声波流体测压仪。以AT89C51作为控制核心，对超声波传感器、频率采集电路、控制电路和附属电路（键盘电路、LCD显示电路、存储器电路等）进行了设计，从软硬件两个方面综合考虑了系统的抗干扰措施；二是在理论上探讨寻求一种好的实验数据处理方法，综合考虑各种影响因素，建立起反映压力——超声波频率之间关系的数学模型。分析比较了各种常见的数据处理方法和它们之间的优缺点，提出了利用数据挖掘技术对采集到的数据进行处理的新方法和新思路。
Pressure is the most important parameter of hydraulic system. It reflects directly that whether hydraulic system is in good performance. In order to insure worker’s safety and hydraulic in a good performance it is the most important to keep real time watch on hydraulic system by measuring systemic pressure. Conventional pressure measurement is contact. It gets pressure numerical value by installing pressure measurement instrument in hydraulic system and is discommodious. It has applied value to measure pressure of hydraulic because ultrasonic measurement is high precision, undamaged and non-contact.
Ultrasonic may reflect pressure of hydraulic system when it transmits in liquid and pressure can be reflected by frequency of ultrasonic. So we can found a mode of pressure-frequency in virtue of frequency to get pressure of hydraulic pressure.
Realizing real time watch-control and measurement by ultrasonic measurement is aim of the research. The research work includes two sections. Firstly is to device ultrasonic pressure measurement instrument. The device includes ultrasonic transducer, frequency collection, control and other circuits (LCD，and keyboard and memory etc.). At the same time, considering system’s anti-jamming in hardware and software. Secondly is to find the better data processing method in theory and found mathematical model of pressure-frequency. Bringing forward a new data processing method-Data Mining based on comparison of a variety of data processing method.
超声波在流体中传播时，流体压力将会对超声波频率等特征参数产生影响。因此，通过接收穿过流体的超声波频率可以建立压力——频率两者之间的模型关系，从而计算出压力。
本论文研究的目的是用超声波无损检测方法实现对液压系统压力的在线检测和实时监控，研究内容主要包括两个方面：一是制作完成超声波流体测压仪。以AT89C51作为控制核心，对超声波传感器、频率采集电路、控制电路和附属电路（键盘电路、LCD显示电路、存储器电路等）进行了设计，从软硬件两个方面综合考虑了系统的抗干扰措施；二是在理论上探讨寻求一种好的实验数据处理方法，综合考虑各种影响因素，建立起反映压力——超声波频率之间关系的数学模型。分析比较了各种常见的数据处理方法和它们之间的优缺点，提出了利用数据挖掘技术对采集到的数据进行处理的新方法和新思路。
Pressure is the most important parameter of hydraulic system. It reflects directly that whether hydraulic system is in good performance. In order to insure worker’s safety and hydraulic in a good performance it is the most important to keep real time watch on hydraulic system by measuring systemic pressure. Conventional pressure measurement is contact. It gets pressure numerical value by installing pressure measurement instrument in hydraulic system and is discommodious. It has applied value to measure pressure of hydraulic because ultrasonic measurement is high precision, undamaged and non-contact.
Ultrasonic may reflect pressure of hydraulic system when it transmits in liquid and pressure can be reflected by frequency of ultrasonic. So we can found a mode of pressure-frequency in virtue of frequency to get pressure of hydraulic pressure.
Realizing real time watch-control and measurement by ultrasonic measurement is aim of the research. The research work includes two sections. Firstly is to device ultrasonic pressure measurement instrument. The device includes ultrasonic transducer, frequency collection, control and other circuits (LCD，and keyboard and memory etc.). At the same time, considering system’s anti-jamming in hardware and software. Secondly is to find the better data processing method in theory and found mathematical model of pressure-frequency. Bringing forward a new data processing method-Data Mining based on comparison of a variety of data processing method.
引文
[1] 梁国伟，蔡武昌．流量测量技术及仪表．北京：机械工业出版社，2002
[2] 颜大椿．实验流体力学．北京：高等教育出版社，1992
[3] 何希才．传感器及其应用电路．北京：电子工业出版社，2001
[4] 杜维，张宏建，乐嘉华．过程检测技术及仪表．北京：化学工业出版社，1999
[5] 单成祥．传感器的理论与设计基础及其应用．北京：国防工业出版社，1999
[6] 高光天．传感器与信号调理器件应用技术．北京：科学出版社，2002
[7] 赖麒文．8051单片机嵌入式系统应用．北京：科学出版社，2002
[8] 杨忠煌，黄博俊，李文昌．单芯片8051实务与应用．北京：中国水利水电出版社，2001
[9] 阎石．数字电子技术基础．北京：高等教育出版社，1997
[10] 路锦正，王建勤．超声波测距仪的设计．传感器技术，2002,21(8):34～36
[11] 杨必武，郭晓松．基于ADC812的专用超声波液位传感器．传感器技术，2002，21(6)：14～16
[12] 黄智伟，朱荣辉，朱卫华．无线数字温度传感器的设计．传感器技术，2002,21(9):45～46
[13] 黄佳，冯斌，须文波．用于发酵生产中菌体浓度在线测量的超声波仪．传感器技术，2002,21(9):23～25
[14] 蒋耘晨，刘中鼎．传感器在原油智能计量系统中的应用．传感器技术，2002,21(2):31～32
[15] 左森，郭晓松．推进剂液位超声波监测系统．传感器世界，2002,1:11～14
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[21] 谌德荣,韩肖军．IC卡电子压力表的设计．仪器仪表与装置，2001,14(3):17～19
[22] 景博,张 波,李健君,谢红星．飞机全静压系统检查仪的研制．空军工程大学学报(自然科学版)，2002,3(2):15～18
[23] 刘迪军,张广清,仇伟德,冯启宁．油管柱内压和轴力传感器的实验研究．石油大学
学报(自然科学版)，2001,25(2):5～7
[24] 姜仲霞．流体振动流量计．世界仪表与自动化，1997,1:39～42
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