超声波液位及流量仪表在水处理系统中的应用-开题报告-文献综述-参考文献

超声波传感技术概述

超声波仪表是随着集成电路技术迅速发展开始广泛应用的一种非接触式实时在线测量仪表，其安装于被测管道的外侧，因此测量结果不会受到流体的化学性质和物理性质的影响。

超声仪表所用到的换能器，是将一种形式的能量转换为另一种形式能量的装置，即实现电能和声能之间的相互转换。按照实现换能器机电转换的物理效应的不同，可以将换能器分为电动式、电磁式、磁致伸缩式、压电式等，在众多的换能器类型中，压电换能器以其机电转换效率高（通常可达到80%左右）；容易成型，可以加工成各种形状；造价低廉；性能较稳定等优点，成为研究与应用最为广泛的超声换能器之一。

超声波探头通常分为直探头、斜探头、带曲率探头、聚焦探头、表面波探头等几种。为了使声波入射到管道时成一定的角度，所以需要采用透声楔块，将声楔和压电陶瓷片等部件组合起来，封装在一起，构成一个完成的多普勒超声斜探头。 

常用的声楔材料方面，有有机玻璃、ABS塑料、聚砜等，这些透声材料的衰减常数都相当小。尽管透声材料的衰减有利于吸收杂波，但过大衰减使探头发射、吸收的超声波能量在声楔中损失严重，影响到检测精度和效率。因而声衰减应尽量小为好，而杂波回射等问题可以通过合理设计透声楔形状等措施解决。 

国内超声波仪表在水处理系统发展现状

我国水处理产业起步较晚，特别是涉及到智能仪表及自动化更是相对落后,进入20世纪90年代以后，污水处理厂才开始引入自动控制系统，作为自动化控制系统重要组成部分,智能仪表的应用起着至关重要的作用,到90年代，自动化、信息化在水行业受到了普遍重视。近20年来，我国水行业在超声波仪表的应用方面得到了长足的发展，创造了良好的经济效益和社会效益。

过去的二十年，超声波仪表已经广泛地应用于水行业中。尤其是超声波流量及液位计，应用于闸门泵站的自动化改造、水厂和污水厂、城市供水调度系统。随着无线通信技术，互联网技术和视频技术等不断发展和普及，仪表智能化技术使得水处理系统基本实现可视化。但是，与国际水平相比，我国的超声波仪表应用还相对滞后，整体上照搬国外。主要体现在发展的不平衡和应用水平方面。

时至今日，液位及流量的测量广泛用于国民生产、生活的诸多领域。近年来随着电子技术和数字技术的不断进步,超声波液位计和流量计得到了长足发展。它具有精度高、非接触、干扰因素少、价格低廉、使用方便的优点。特别是在水处理过程中,超声波仪表在自控系统中起着至关重要的作用。

国外超声波仪表在水处理系统发展现状

超声波测量流速的构想产生于上个世纪前半叶，早在1928年，德国科学家Rutten的专利就提出利用两个声信号的时间差来测量流体的流速，这也是最早涉及超声波流量计（Ultrasonic Flowmeter）的文献。但是这种方法对于时差的测量精度需要的达到微秒甚至纳秒级，以当时落后的信号检测水平远远无法达到此要求。第二次世界大战后，美国进行了技术革新，到1955年继相位差法案后，使用声循环法的“马拉松流量计”（Maxson Flowmeter）第一次用于测量航空燃料油。此后，用超声测量流速、流量的技术飞速发展，研究开发了时间差法、射速偏转法以及多普勒等一系列的超声流量计。    日本从50年代后期开始研究利用超声波测量液位、流速、流量，继相位法案后，又研究了声循环法，开始用于工业测量。20世纪60年代后，国际上出现大量的超声波检测方面的专利，多普勒法也在该时期产生。进入70年代，集成电路技术飞速发展，高速信号的采样精度得到大幅提高，锁相环技术的应用大大提高了超声流量计的稳定性，超声流量计在工业应用上飞速发展。90年代以后，随着新型材料技术、传感器技术以及智能信号处理技术的发展，超声波流量计的可靠性和精度得到大幅提高。    近年来，超声波流量计及液位计的发展速度非常之快，在流量监测领域已与质量流量计、电磁流量计形成三足鼎立之势。超声波流量计及液位计早期应用于给排水和石化行业的过程控制，近年来超声波流量计及液位计的应用已经深入到水工业生产的各个环节，甚至能直接作为流体的贸易结算。••••••

二、^范文提纲

引言：超声波仪表在水处理测控系统中的重要性

1绪论

1.1课题的背景

1.2国内外发展状况

1.3课题研究的主要原理

2超声波仪表原理

2.1超声波发生器

2.2超声波液位计工作原理

2.3超声波流量计工作原理

3自来水厂水处理系统

4超声波仪表在水处理系统中的应用

4.1超声波液位计在加药系统中的控制和监测

4.2超声波流量计对供水端的准确计量

5附录

三、参考文献

[1] 吕宏德主编,水处理工程技术.北京:中国建筑工业出版社,2010

[2] 韩九强,张新曼,刘瑞玲主编,现代测控技术与系统.北京:清华大学出版社,2007

[3]董继先,吴春英主编. 流体传动与控制. 北京:国防工业出版社,2010

[4]叶瑰昀主编.自动控制元件.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2002

[5]王小海,祁才君,阮秉涛主编.集成电子技术基础教程.北京:高等教育出版社,2008

[6]贺益康,潘再平主编.电力电子技术.北京:科学出版社,2010

[7]林渭勋主编.现代电力电子技术.北京:机械工业出版社,2006.

[8]陈伯时主编.电力拖动自动控制系统.北京:机械工业出版社,2005.

[9]尹克宁主编.电力工程,北京:中国电力出版社,2008

[10]恩德斯豪斯公司.超声波测量系统. 瑞士:  .endress.com.2015 

[11] 黄贤武, 郑筱霞主编.传感器原理及应用.北京:高等教育出版社.2008