超声检测是一种应用较为广泛的技术,在医学检测、流体测量中有其独特的优势,超声波在流体中传播时不会破坏流体的流场,没有压力损失,同时若将检测元件置于管道外壁,可以避免与流体直接接触。应用于两相流测量的超声检测技术涉及多方面的问题,本文就其传感器机理进行研究与设计。超声传感器的研究主要包括对其激励信号的设计以及接收信号的处理,课题创新点主要体现在将线性调频编码信号应用于超声传感器测量系统中,同时采用脉冲压缩技术对接收信号进行处理,并通过实验方法拟合出水中单个气泡直径与接收传感器损失电压间的关系曲线。线性调频信号有着较大的时间带宽积,以其作为传感器激励,可以使发射信号具有较高能量,同时与脉冲压缩相配合,提高了系统距离分辨力和信噪比。课题主要从以下三方面进行研究:1通过仿真研究调频信号、脉冲压缩特性,包括调频信号不同时宽、带宽对系统性能影响,脉冲压缩形式、脉冲压缩效果以及调频激励、脉冲压缩与传感器的匹配研究,得出调频信号时间带宽积越大,脉冲压缩效果越好;脉冲压缩可以有效提高系统信噪比;为了进行旁瓣的抑制,需要在脉冲压缩基础上进行加权函数,旁瓣的抑制是以牺牲主瓣峰值、主瓣宽度、信噪比为代价。2设计了基于FPGA的超声传感器信息检测系统,利用FPGA设计了频率、相位可调的线性调频编码信号,根据仿真结果选择匹配滤波器及Kaier窗函数进行脉冲压缩处理。3采用圆管模拟单个气泡,利用静态实验验证所设计传感器性能优劣,通过所拟合出的圆棒直径与损失电压间关系进行分析讨论,实验结果表明由于受到超声远场区的扩散衰减、声波的衍射及多次反射、探头的安装、系统噪声、超声传感器有效带宽与激励信号带宽匹配程度的影响,按照理论采用线性拟合所得曲线并不能准确表明直径与损失电压间关系,采用三次模型可以很好的表示二者之间关系,根据实验结果分析表明激励信号的设计、接收信号的脉冲压缩处理、信息检测系统有良好的可行性。