电磁流量计结构与干扰抑制发展与趋势

电磁流量计量程宽、结构简单、应用广泛。以电磁流量计的结构演变与干扰抑制技术为线索,介绍了两个大方向下的各个重点研究方向的电磁流量计最新技术,并分析了其未来研究发展方向和趋势,在电子技术不断发展与流量计量方法呈现多样化基础上,未来电磁流量计仍以提高线圈励磁精度来抑制噪声干扰为主,同时又不断改变自身结构和组合方法测量,以适应越来越复杂的流体测量环境。

基于CFD仿真的浮子流量传感器设计

针对小流量测量精度低等问题,文中提出了一种基于6DOF模型和浮子流量传感器工作原理的浮子流量传感器CFD仿真方法,基于该仿真方法,设计了一种流量范围为60~600 mL/h用于水流量检测的浮子流量传感器。结果显示:当传感器的关键结构参数锥管锥半角为0.1°、浮子直径为2.98 mm时,浮子流量传感器性能达到最优。通过实流实验验证了设计方案的可行性。

基于平凸柱面镜的LIBS光束整形系统设计

为改善激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术激光能量不均匀分布的问题,利用仿真软件对半径为12.5 mm的不同焦距型号的平凸柱面镜进行光路成像模拟,模拟显示满足激光器条件的最佳焦距为100 mm,在此基础上搭建基于LIBS光束的整形系统。实验表明,相比于无平凸柱面镜整形,样品中锶元素的焦斑光强均方差系数平均降低了41.91%,焦斑光强峰谷比系数平均降低了41.27%,而能量均匀度平均提高了17.23%,拟合决定系数由0.860提高到了0.914。结果显示,使用平凸柱面镜可提高光束能量的均匀性,验证了平凸柱面镜是激光光束整形的一种有效方法。

基于共视法的电压源远程校准方法及一致性评价研究

本文针对传统电压源校准方法存在的问题,提出了一种基于卫星共视法的电压源远程校准方法,该方法以非实物标准传递为基础,实现将标准器置于实验室而无需传递至现场进行远程校准,可解决引入附加误差的问题,通过设计基于共视法的电压源远程校准系统,建立校准模型,根据共视原理,实现标准端和被校端电压值远程比对,完成校准。本文对远程校准方法和传统校准方法在直流0~1 V校准点校准结果进行了对比,结果显示两种方法的校准结果差距在5.2×10^(-5)V以内。本文给出了两种方法在直流1 V校准点的不确定度评定过程,并通过传递比较法对两种方法的校准结果进行了一致性评价,结果表明,远程法在1 V校准点的扩展不确定度为9.18244×10^(-5)V(k=2),且校准结果与传统法具有一致性。

积极开展实验室认可,提升高校人才培养能力

高校实验室为工科人才培养提供必备条件。国家质量基础相关领域人才的培养,需要实验室的实践训练。测控技术与仪器专业推进实验室认可,打造工程实景实验室,规范实验室管理,提高设备利用率,提升实验技术人员专业技能与实验室核心竞争力。通过将实验室认可应用到本科实践教学环节,改革教学模式,提升了学生解决复杂问题和科技创新能力,健全了仪器类卓越工程师人才培养。同时将计量思维渗透教学,培养学生的计量习惯,实现素质能力的培养目标。通过打造行业与高校零距离,培养了社会亟需的检测计量人才,大大缩短了教学与企业的最后1公里。

基于CFD仿真圆柱齿轮流量计性能影响因素分析

为确定圆柱齿轮流量计结构参数和流体介质物理特性对其性能影响的规律,确定最佳装配间隙,提出了基于6自由度运动模型的仿真方法,基于该方法分别研究了不同装配间隙和不同流体粘度对DN16圆柱齿轮流量计性能的影响。研究结果表明:随着装配间隙的减小,线性度误差逐渐减小。当齿顶圆间隙为140μm、齿轮端面间隙为100μm时,线性度误差达到最优值0.13%;线性度误差随着流体粘度的增大而减小,当粘度为42.7 mm^(2)/s时,线性度误差仅为0.03%。

环境异质性影响土壤微生物群落的研究进展

环境异质性是影响微生物群落结构和多样性的重要因素,其涉及内容广泛,各异质性因素之间彼此关联。基于生物和非生物特征,可将环境异质性分为土地覆盖、植物、气候、土壤和地形等5种异质性因素。文章综述了上述五种环境异质性因素的概念和区别,并针对不同类型环境异质性因素对微生物群落的影响进行了较为全面的汇总和分析。通过梳理微生物生态学、生物信息学等相关研究方法和技术的发展,阐述了现阶段研究环境异质性与微生物互作关系的不足,并进行了展望。

基于声发射技术的垂直管气液两相流动检测方法

声发射(AE)作为一种无损检测手段,用于气液两相流的测量具有非侵入式、测量不破坏被测管道及流场分布,信号强、灵敏度高等优点。利用声发射技术在河北大学垂直管气液两相流管道上进行了大量实验,运用现代信息数据处理方法对气液两相流垂直管道流型特征参数进行了提取。分析结果表明利用声发射手段提取出的流型特征参数可以反映出典型流型下的动力学特征。垂直管道中,泡状流、弹状流、环状流以及过渡状态下的乳沫状流在时域和频域信号中有着明显区别,小波能量和小波包分解后的信息熵的值也存在较大的差异性,从另一角度验证了在不同流型下两相流体在管道内部不同的运动状态,利用模式识别的思想,对垂直管4种典型流型进行了流型识别,取得了较好的效果,研究结果表明声发射技术可以作为一种技术手段用于气液两相流流动的检测。

基于近红外技术的气液两相流检测装置

两相流的研究具有非常重要的意义,对其的研究方法和手段也非常多。基于多相流实验平台,采用波长为980 nm激光二极管和硅光电二极管,对水平流向的分层流、泡状流、环状流和垂直流向的弹状流、泡状流、环状流和乳沫状流流型分别进行了实时在线的探测,取得了显著的效果。由于近红外在气液中的吸收系数差别很大,同时受气液界面影响明显,所以能够很好地反映气液界面的波动情况,能够实时在线反应出不同的流型,为气液两相流其他的参数的检测奠定了基础。

新型内外管差压流量计湿气测量模型研究

针对湿气的在线不分离测量,课题组提出了一种新型内外管差压式流量计,针对该流量计在天津大学油、气、水三相流实验装置上进行了测试,实验压力定为0.1 MPa和0.2 MPa,选取了与本实验工况相近的经典湿气测量模型对其虚高值进行了预测,预测结果显示"Bizon模型"预测效果最佳,但直接应用于内外管差压式流量计,测量误差仍不满足要求,因此,将理论分析与数据融合思想结合,进行了内外管差压流量计的湿气新测量模型拟合,建立湿气虚高值与其特性参数之间的非线性关系式。误差分析验证表明,新测量模型平均误差在1.6%以内,且误差波动性较小,比较稳定,能够满足工业生产中湿气的测量要求。

计量仪器的远程量值传递与溯源技术探讨

传统的量值传递与溯源方式存在两个问题,一是必须离线方式进行,把工作用计量器具定期拆下来,送到相应技术机构,在规定的实验环境下进行检定或校准,影响正常生产进程,二是都属于静态或稳态测试过程,只能获得参比工作条件下仪器的基本误差,不能获得现场应用中的附加误差。仪器物联网技术的发展使人们看到解决这两个问题的希望,如果能够利用物联网技术建立起计量仪器的远程量值传递与溯源系统,则可得出仪表的附加误差,从根本上保证现场计量数据的准确可靠。该文调研国内外计量仪器领域远程量值传递与溯源技术的研究现状,归纳计量领域远程量值传递的3种实现途径,即传递标准表、标准表置于现场、传递量值法,比较这3种实现途径的难易程度,最后提出实现理想方式的计量仪器远程量值传递与溯源技术尚需要研究的领域及具体研究内容。

K型热电偶动态响应特性研究

热电偶的动态特性对工业现场测温有至关重要的影响,探讨了K型热电偶在有保护管与无保护管状态下的动态特性。在每种状态下分别进行了等阶跃不同初始状态与不等阶跃相同初始状态的动态测试实验。根据传感器的动态特性的数学模型,对获得的12种动态变化下的实验数据进行了分析,得出了不同状态下的时间常数,研究了时间常数的影响因素。

基于神经网络的水平文丘里湿气测量模型

文丘里流量计用于湿气测量需要对因液相的存在而产生的读数偏高（虚高）进行修正。文中分析了8个经典的文丘里湿气测量虚高模型的特点与局限，用分相模型理论结合神经网络曲线拟合方法得到了一个新的文丘里湿气测量模型，并对模型进行了验证，结果证明模型对文丘里湿气测量虚高特性的预测较准确，误差在5％以内。模型的适用范围宽，经大量实验验证并与8个传统模型作了对比，结果表明模型在压力P为0．15～6．0MPa，孔径比β为0．4～0．75，气相Froude数Frg为0．5～5．5，LM参数X为0．002～0．3，质量含气率x为0．5～0．99范围内均得到满意的预测结果。

基于同轴线相位法的两相流含气率测量研究

为了准确测量气液两相流含气率,提出一种同轴线相位差测量方法。利用同轴线传感器,通过测量电磁波经过在同轴线内分布状况不同的气液混合介质后相位差的变化,得到混合介质的含气率。完成了同轴线测量电路及测量传感器的设计,建立了一种含气率测量模型。以气液两相做了室内静态实验,并对垂直管状态下传感器响应和实验结果进行了误差分析。结果表明:相位差输出与含气率呈线性关系;同时,在不同频率下,预测结果和实验结果的相对误差在±5%范围内,说明预测模型准确度较好。

新型气液两相流相含率检测装置特性研究

油气开采及油气运输中流体不分离计量是实现低碳生产的有效途径,气液两相流检测技术是实现这一目标的关键技术基础。利用近红外光谱技术作为研究测量方法,在水平管道上设计沿两相流流动方向进行测量的气液两相流相含率检测装置,将原有探头径向放置测量的方式改为沿流体流动方向进行测量,提高被相应的接收探头接收比例,达到准确测量的目的。利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真软件,优化装置结构。在新型测量装置上完成多个工况点的实验测试,得到相含率与近红外测量电压信号之间的数学模型,且相对误差分布在0.11%以内,为今后气液两相流不分离检测提供一种新方法 。

一种新型分体式差压测量装置的研制

为了减少由传统的差压测量装置中引压装置带来的不确定度,设计了一种新的分体式差压测量装置。从不确定度的角度出发,对测量装置的模型进行分析,采用扩散硅压力传感器探头作为测压元件,使用MSP430F149单片机作为控制数据转换、处理和显示的中央芯片,并确定了分体式差压测量装置的最优测量方案。通过大量的实验确定了压力和差压测量的数学模型。最终的差压测量实验表明:通过对电压数值的修正,差压测量的引用误差达到了5‰,证明该装置的测量原理和方法是可行的。

基于近红外面源传感器的气液两相流相含率测量

针对传统近红外点对点探头传感器测量存在盲区、数据精度低等问题,提出并设计了一种基于近红外面源传感器的气液两相流相含率测量装置,并对其进行研究。该装置有效减小了近红外光的折射与反射,提高了测量的精确度。通过CFD流体仿真软件模拟了管道内流体的流动状态,并对该装置的结构进行了仿真及优化。在单相流实验的基础上进行气液两相流动态实验,得到了4路近红外信号与相含率的关系,建立了相含率测量模型,数据导入修正模型分析得到的相含率测量相对误差在±3.5%以内。

基于简单分离法的油气水三相流量计

总结了目前油、气、水三相流量计的基本类型,重点介绍了一种基于简单分离器及质量流量计、差压式流量计的三相流量计,介绍了该流量计的结构、测量原理及测量模型。在油气水三相流实验与校准装置上对该流量计进行了测试。分析了相含率、分相流量的测试结果,指出了该三相流量计的现场实验情况及目前存在的问题。

基于电感传感器的玻璃浮子流量计测量模型研究

本文利用电感传感器原理检测浮子位移的变化,实现玻璃浮子流量计的信号远传。采用玻璃锥管内嵌铁芯,锥管外缠绕漆包线的方法设计了电感传感器,然后在钟罩式气体流量标准装置上对该传感器进行了实验研究,通过对实验数据拟合分别得到浮子刻度与线圈电感的近似线性关系和线圈电感与气体流量的函数关系即流量测量模型,并对此模型进行了验证,其精度优于2.5级。

流量阶跃变化后散热器动态热特性分析

分析了供热流量阶跃变化后散热器内流体的流动和传热特性,提出了在过渡过程中散热器内温度分布曲线平移规律的假设,在此基础上推导出过渡过程中散热器散热量与时间的函数关系,并通过实验验证了该函数关系的正确性。