基于峰值比拟合匹配的时差式气体超声波流量计

时差式气体超声波流量计的回波信号在气体中传播时能量衰减严重,且存在着不同程度的幅值晃动问题。因此如何在幅值晃动的气体回波信号中确定特征点,以准确测量回波信号渡越时间及其顺、逆流渡越时间差,是当前时差式气体超声波流量计信号处理方法的主要研究热点。该文基于超声回波信号的数学模型,研究构建了一种基于峰值比拟合匹配的信号处理方法,利用拟合指标来筛选符合匹配条件的波形。并且通过实际数据验证了该方法的有效性和优越性。

基于小波阈值算法的气体超声波流量计信号预处理

气体超声波流量计超声信号在气体中传播时,存在易受到各种噪声的干扰,能量衰减严重、回波信号幅值弱、信噪比低等问题,为准确采集气体超声波流量计回波信号,在传统阈值滤波算法基础上提出了一种改进小波阈值算法,对气体超声波流量计信号进行预处理;将改进小波阈值算法与传统阈值算法进行仿真对比分析,并用FPGA实现对采集超声波信号的6层Coif5小波滤波处理。经仿真与实验对比表明:在不改变超声波信号的特征波基础上,使用改进阈值滤波算法对超声波回波信号降噪处理后,均方根误差为0.0014,信噪比达到了88.3290 dB,该方法提高了超声波流量计的采集质量,实现了良好的降噪效果。

基于卡尔曼滤波的气体超声波流量计校准方法

本文首先分析了气体超声波流量计的工作原理;其次总结了气体超声波流量计的影响参数,并利用卡尔曼滤波算法,通过递推计算得到了不同时刻气体流速、压力、温度等状态变量的最优估计值;最后将上述最优估计值与标准流量计的读数进行比较获得了校准结果,进而完成了气体超声波流量计的校准。实验结果表明,本文提出的校准方法具有误差较小、稳定性较强等优势,具有重要的应用价值。

气体超声波流量计在硫磺回收装置中的应用

在硫磺回收的工艺装置中,由于测量特殊酸性气体的质量流量较困难,提出了具有可测量相对分子质量,能够应对多组分气体并通过压力补偿,以及温度补偿计算的气体超声波流量计测量方案。介绍了硫磺回收工艺装置中气体流量的特点、气体超声波流量计原理以及安装设计、出现的问题及技术改造措施,为同类型装置提供参考和选择。

双声道直射式气体超声波流量计湿气虚高预测模型研究

为探索超声波流量计测量湿气时的特性,以双声道平行直射式气体超声波流量计为研究对象,分析了超声波流量计虚高产生的原因和影响因素。基于水平直管气液两相流的经典L-M(Lockhart-Martinelli)截面含气率模型,建立了双声道平行直射式超声波流量计湿气虚高预测模型。在天津大学中压湿气流量实验装置上进行了超声波流量计湿气实验,在压力范围0.2~0.8 MPa、气相表观流速5~20 m/s的湿气工况条件下,超声波流量计正常工作时,虚高预测模型的整体相对误差在±6%以内,90.3%的相对误差在±4%以内;同时,93.6%实验工况点下的测量重复性小于1%,整体测量重复性的平均值为0.41%。

基于二重转压的本安型气体超声波流量计供电电路研究

针对本安型气体超声波流量计的供电电路存在本质安全化和多电压输出无法兼备的问题,设计了基于二重转压的本安型气体超声波流量计供电电路。分析了本质安全型气体超声波流量计二重转压供电电路的工作原理,设计了该电路中储能元件的参数,将电容的最大储能限制在255.92μJ,电感的最大储能限制在2.24 nJ,远小于本安条件下的最小点燃能量0.28 mJ。对二重转压供电电路进行本质安全校核,电路在同一电压等级下的最大电容为90.2μF,在同一电流等级下最大电感为1μH,芯片最高表面温度为114.8℃,远小于同一本安条件下各元件参数的最大允许值。对二重转压供电电路进行供电性能测试,电路的输出电压和输出电流完全满足本安型气体超声波流量计的电源要求,解决了本安型气体超声波流量计的供电电路本质安全化和多电压输出无法兼备的问题。

气体超声波流量计测量不确定度评定分析

为进一步提升气体超声波流量计的应用效果,结合西气东输天然气系统中应用的某型号气体超声波流量计的不确定测量因素来源,参考标准文件JJF1059.1-2012的相关内容,采用GUM法,对不确定度评定的流程要点进行探究。实际应用测试结果显示,本次不确定度评定方法获得了相对较为精准的评定结果,表明本次实验取得了初步成功,所建立的天然气流量测量不确定度评定方法具有潜在应用价值。

基于气体超声波流量计的间歇激励和信号处理

为了提高气体超声波流量计系统的响应速度,提出一种新的基于相邻峰值最大差值的气体超声流量计信号处理方法。为了进一步提高该信号处理方法的测量精度,又提出一种新的间歇式激励方法。采用间歇式激励方法能得到相邻峰值差值较大的回波信号,并且在不同流量下,相邻峰值最大差值的相对位置始终保持不变。在实际测量中,通过回波信号中相邻峰值最大差值的位置,确定回波信号的到达时刻,进而计算出超声波传播时间,得到气体流量。将间歇式激励方法和基于相邻峰值最大差值的信号处理方法在硬件系统上进行实时实现,并进行标定实验,结果验证了激励方法配合信号处理方法的高效性。

基于Kalman滤波的气体超声波流量计融合方法

针对气体超声波流量计中多个声道获得的多个流量结果如何融合的问题,提出了基于Kalman滤波的融合方法。把多声道气体超声波流量计看成是若干个单声道流量计的组合,根据每个声道计算结果的统计规律,自动地调整每个声道的流量结果在最终输出中的权重系数,在消耗较小的计算资源情况下,实现对流量结果中异常值的判断和处理,使流量输出更加稳定。在以DSP和FPGA为核心的气体超声流量计信号处理系统上实时实现算法,并进行实流实验。实验结果验证了方法的有效性。

Z法气体超声波流量计湿气测量的虚高预测模型

引言湿气通常是指气相为连续相，液相为离散相的气液两相流。美国机械工程师学会ASME将其界定为Lockhart-Martinelli参数（L-M参数）X〈0．3的气液两相流[1]。湿气普遍存在于自然界与工业现场中，如常规天然气田井口产出气（湿天然气）、煤层气、湿饱和蒸汽以及页岩气等均属湿气。随着工业生产的发展，对湿气不分离计量的要求越来越高。然而已有研究表明，湿气流量测量问题非常复杂，检测难度很大，利用传统的单相气体流量计直接测量湿气流量，会因液相的影响而产生一定的误差，甚至无法正常工作[2]。因此研究各种单相仪表在测量湿气过程中所表现出的特性是十分重要的基础性工作。

互相关算法在气体超声波流量计中的应用

针对当前大口径气体超声波流量计存在抗干扰能力差和测量精度低的问题,设计了一种利用互相关算法提高测量精度的气体超声波流量计.即以STM32F407作为核心控制器,采用时差法为测量方法,利用互相关波形匹配算法对信号进行定位处理.通过STM32主控芯片和TDC_GP22计时芯片测量的时间值与互相关算法得到的时间值进行对比参照,得到了精确的测量时间.进而搭建了试验样机并进行了试验测试和数据仿真.结果表明,该算法提高了流量计测量精度,增强了稳定性和抗干扰能力.

抑制气体超声波流量计零点漂移的互易性电路设计

针对气体超声波流量计信号衰减严重、干扰较大的问题,设计了一种适用于气体超声波流量计的互易性收发电路,以消除零点漂移现象提高流量计的测量准确度。换能器配对实验和温度实验表明:互易性测量系统显著改善了流量计的零点漂移问题,并具有良好的测量稳定性。

气体超声波流量计在长庆气田贸易计量中的应用

本文主要阐述了超声波流量计的测量原理、优点、以及在天然气计量上的具体应用效果,阐明了其维护方法,并对应用提出几点建议,总结说明气体超声波流量计用于贸易计量值得大力推广。

气体超声波流量计

本文简要介绍了气体超声波流量计的基本原理，技术特点及国内外生产、销售情况。

气体超声波流量计在撬装计量分离器中的应用

为解决海洋石油平台撬装式三相计量分离器天然气的准确计量及解决撬装设备空间尺寸有限等问题,在实际应用中采用气体超声波流量计代替传统采用高级孔板阀计量天然气的方案,通过对仪表主要性能指标、现场安装条件、后期运行经济性能进行比较分析,提出了气体超声波流量计在撬装三相计量分离器中的应用优势及在具体应用中应注意的问题。

基于DSP的时差法气体超声波流量计的设计

针对当前气体超声波流量计中存在的设计复杂和测量精度低的现状,以DSP作为核心控制芯片,采用时差法为测量方法,利用小波变换对信号进行处理,给出了详细的硬件和软件设计方案,并且对小波降噪算法进行了仿真。仿真结果和试验验证表明,该设计能较大程度地简化系统的设计,同时提高了系统的运算速度和测量精度。

管道传输气体超声波流量计的新设计方法

采用超声波技术检测工业管道流量是一种新发展的流量测量方法,由于超声波在气体中传播衰减较大,易受到环境的干扰,现有的超声波检测方法难以保证测量精度。基于时差法测量原理,提出了一个新的X型超声波气体传感器设计方案,通过使用三阈值电路对接收到的超声波信号进行检测点校正,可降低由超声波缺波与陷波造成的测量误差,从而提高测量精度。采用小波阈值滤波方法对测量得到的超声波飞行时间进行数字滤波,以提高抗噪和检测信号稳定性。并且给出一个MALLAT快速算法以实现小波分析在单片机上实时应用。通过在一个组装的单片机实时检测装置上进行气体流量测试,有效地验证了所提出的设计方法的准确性和可靠性。

气体超声波流量计在煤气计量中的应用

一、煤气计量仪表的选型 煤气计量是气体流量计量中的一个难点，这是因为煤气介质中除了有CO、CO2、CH4、H4和空气等气体成分外，还有水分和萘、焦油、灰尘等固体杂质以及腐蚀性物质，对一次检测元件影响很大。我厂的煤气既有发生炉煤气，又有焦炉煤气；既供生产使用，又供生活使用，加之所需传输管道粗、煤气压力低等原因均增加了计量仪表选型的难度。我公司曾经选择质量流量计、阿牛巴流量计，但效果都不太好，最终选择了气体超声波流量计，

基于动态可变阈值的低功耗单声道气体超声波流量计

为克服气体涡轮流量计存在压损和需定期校准的缺点,研制了耐高压低功耗单声道气体超声波流量计。针对换能器因阻抗不匹配造成的回波信号质量差的问题,分析了回波信号的特征,提出了动态可变阈值和过零检测的数字信号处理方法。该方法可精准定位回波信号特征点。研制了以STM32为核心的低功耗气体超声波流量变送器。变送器采用了新的激励方式,既能防止MOSFET电路的两路输出同时导通,又节省激励功耗;采用脉冲累计发送和最优脉冲分频相结合的方式,减小脉冲上传误差。气体流量标定实验结果表明:研制的低功耗单声道气体超声波流量计满足1级精度指标的要求,量程比为121。

阻抗匹配抑制时差式气体超声波流量计零漂

时差式气体超声波流量计在测量时现会出现零漂过大的问题,导致整体系统计量准确度不高。针对这种情况,提出了一种通过匹配流道中同一探头在发射状态下的输入阻抗和接收状态下的输出阻抗来抑制零漂的方法。利用贴片电容抬高信号激励端的阻抗,使之脱离与地虚短的状态,避免同一探头在发、收状态切换时的电路结构变化。保持探头谐振频率不变,使超声波探头发收电路固有延时在顺、逆流测量时相等。利用互相关法使顺逆流信号中固有延时相互抵消,实验结果表明,阻抗匹配有效抑制了零漂,20℃时零点误差被抑制在0.000 48 m3/h内,符合1.5级气体流量计国家标准。