壓力是油氣管道系統(tǒng)中的重要參數(shù)之一，油氣管道系統(tǒng)的實時監(jiān)測和故障診斷通常要檢測出管道內部各個部位的壓力。傳統(tǒng)的壓力測量方法種類繁多，但大多數(shù)采用的是介入式壓力測量，例如機械壓力表、壓阻式、振弦式、應變式等壓力測量方法。介入式壓力測量需要預留壓力測量接口，破壞了管道系統(tǒng)結構的完整性，在高壓情況下還存在安全隱患。因此，設計一種超聲波壓力測量裝置具有重要的現(xiàn)實意義和應用前景。
       隨著社會發(fā)展，人們追求簡單、方便、安全的測壓裝置。人們在改善這種工具方面進行了大量的探索和研究，也生產出了許多新型的產品。目前，有的超聲波壓力測量裝置不能消除超聲波在管壁和聲楔等介質中因傳遞時間而產生的誤差，從而影響測量精度；有的超聲波測壓裝置的超聲波換能器采用單晶探頭，超聲波接收和發(fā)射采用一個換能器，這樣提高了電路設計的復雜度，也使壓力計算繁瑣；有的超聲波測壓裝置數(shù)據(jù)處理芯片采用單片機，但其處理速度不夠，對較小管道的壓力不能準確測量。
       針對傳統(tǒng)壓力測量裝置和現(xiàn)有超聲波壓力測量裝置的不足，設計了一種基于DSP的超聲波壓力測量裝置。該裝置包括超聲波發(fā)射探頭、超聲波接收探頭、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、DSP及外圍控制電路、鍵盤及顯示單元。超聲波壓力測量裝置以DSP為核心，DSP特別適合信號處理運算，具有數(shù)據(jù)處理速度快、精度高等優(yōu)點。超聲波換能器采用雙晶直探頭，降低了系統(tǒng)電路設計的復雜程度。超聲波壓力測量原理采用時差法，原理簡單，降低了系統(tǒng)運算的復雜度。超聲波傳送時間采用平均值，提高了系統(tǒng)精度和壓力值的準確度。超聲波壓力測量裝置從軟硬件兩個方面綜合考慮了系統(tǒng)的抗干擾因素，提高了超聲波測壓裝置的精度。
       超聲波測壓原理
       石油屬于烴類物質，其聲學特性符合Kneser液體的規(guī)律。根據(jù)比卡爾的研究成果和《聲學手冊》提供的實驗數(shù)據(jù)，在一定溫度下，Kneser液體中液壓與聲速具有近似一次線性關系，尤其在壓力較高且溫度波動范圍不大的條件下，線性關系比較穩(wěn)定，其關系如式（1）所示。
       其中，C為液體中聲速，單位為m/s；C0為常溫、一個大氣壓下液體中聲速，單位為m/s；P為液體壓力，單位為Pa；K為比例系數(shù)。其中C0、K為常數(shù)，通過實驗或者查表可以求得。由式（1）可以看出，測量超聲波在管道中的聲速就能得到管道的壓力值。
        超聲波換能器采用雙晶直探頭，換能器用夾具對稱地接觸在管道兩側，其方式如圖1所示。