超声波技术在淤泥界面检测中的应用研究

论文摘要

随着工业的发展及世界人口的大量增长,污水处理问题变得日益尖锐。在我国,随着国民生产总值的不断增长,政府也在不断加大污水处理工程的投入。然而由于我国污水处理的自动化程度较低,导致大部分污水处理工程运行效率低下、运营成本过高。沉淀池是污水处理工程中的一个重要部分,对于沉淀池淤泥界面的测量,目前国内普遍采用人工插杆目测法或使用进口设备自动测量法两种方法。前者方法简陋,测量误差大,而进口设备价格昂贵。因此研制一种成本低廉,便于国产化的淤泥界面测量系统具有非常重要的现实意义。本论文针对污水处理厂沉淀池淤泥界面的检测展开研究,系统地分析了超声波信号处理的方法,并对仿真信号进行了加噪、去噪处理。首先介绍了超声波的基础理论知识及检测原理,对超声波检测的原理和方法进行了讨论。其次分析了国内外超声检测技术的研究与发展,并给出了几种常用的超声波信号处理方法;介绍了淤泥界面检测的发展状况,分析了污水处理厂沉淀池淤泥界面检测的特点,提出了运用超声波进行淤泥界面检测的方法,给出了超声波界面检测系统的总体设计方案及一些主要参数。最后通过引入系统仿真工具Matlab/Simulink,着重对超声波信号的分析与仿真进行了研究;重点研究了小波去噪技术在超声检测中的应用,利用软件进行了仿真分析,仿真结果验证了小波分析在超声波信号去噪方面的有效性与实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 界面检测的国内外研究现状
• 1.2.2 超声波界面检测的国内外研究现状
• 1.2.3 淤泥界面检测的国内外研究现状
• 1.3 本课题研究的目的、意义及主要内容
• 第2章 超声波界面检测的原理和方法
• 2.1 超声波理论基础
• 2.1.1 超声波的概念和基本知识
• 2.1.2 超声波衰减原因及规律
• 2.2 超声波检测的基本原理
• 2.2.1 超声波换能器
• 2.2.2 超声波检测的方法
• 2.2.3 超声波检测的应用
• 2.2.4 超声波检测的局限性
• 2.3 界面检测方法
• 2.3.1 电容式界面检测
• 2.3.2 超声波界面检测
• 2.3.3 雷达式界面检测
• 2.3.4 其它界面检测方法及比较
• 2.4 本章小结
• 第3章 淤泥界面检测系统的总体方案设计
• 3.1 沉淀池淤泥界面的特性
• 3.2 淤泥界面检测原理
• 3.2.1 基本原理
• 3.2.2 温度补偿
• 3.3 超声波界面检测系统的总体设计方案
• 3.3.1 系统功能需求分析
• 3.3.2 系统总体方案
• 3.3.3 系统总体设计
• 3.3.4 系统主要参数确定
• 3.3.5 系统总体构成
• 3.4 电路实现
• 3.4.1 发射部分
• 3.4.2 接收放大部分
• 3.4.3 门限检测触发电路
• 3.5 本章小结
• 第4章 超声波信号处理及仿真
• 4.1 超声波检测中的信号处理方法
• 4.1.1 傅里叶变换
• 4.1.2 小波变换
• 4.2 超声波信号的小波去噪处理
• 4.2.1 Matlab 软件简介
• 4.2.2 超声回波数学建模
• 4.2.3 小波变换原理
• 4.2.4 小波去噪原理
• 4.2.5 小波去噪方法
• 4.3 实验信号处理
• 4.3.1 仿真实验及结果分析
• 4.3.2 实例分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文