一种光纤布喇格光栅涡街流量传感器

在流量计量领域中,利用光纤传感技术对涡街流量计量的研究较少,故具有重要的研究意义。该文设计了一种悬臂梁式的光纤布喇格光栅涡街流量传感器,其利用悬臂梁自由端振动使光纤布喇格光栅中心波长发生周期性移位,从而测量涡街频率,得到流体流量信息。温度传感测试实验与流量传感测试实验结果表明,该传感器温度灵敏度为17 pm/℃,涡街流量灵敏度为0.01895 Hz/(L·h^(-1)),非线性误差为2.23%。实验验证了该传感器可应用于液体涡街流量计量。

基于液滴参数检测的涡街湿气过读预测模型

为提高两相涡街湿气测量精度,针对传统涡街过读公式预测精度差、适用范围受限问题,提出基于夹带液滴参数(夹带率和粒径)的涡街过读预测模型。为进行不同夹带液滴工况的实验研究,建立基于雾化混合的可调压环雾状流实验装置,并建立光学图像法测量系统,获得液滴直径及其分布信息。结合环雾状流型及涡街过读机制,考虑液滴-液膜传质和液滴-旋涡耦合作用,提出影响涡街过读的无量纲尺度参数。建立基于液相加载量、韦伯数和斯托克斯数的涡街过读预测模型,将夹带液滴参数和载气参数(密度和速度)的影响考虑在内,理论上可拓展公式适用范围。最后,评估现有过读关联式的预测性能,并结合实验和模型假设中夹带液滴参数的差异进行详细分析,进一步确认了夹带率和粒径对涡街过读特性的重要影响。结果表明:所提模型在不同液滴夹带条件下都给出了很好的预测,相对偏差在±1.0%以内,预测精度和可拓展性较其他公式有了较大提高。

涡街流量计涡街系数数值计算与仿真分析研究

在航天发射领域,液氧的加注系统关系到发射任务能否圆满完成,所以对于液氧流速的测量至关重要。而涡街流量计由于其性能稳定、宽量程等优点常作为液氧流速的测量仪器。经过试验仿真发现涡街流量计在低流速和高流速下涡街系数呈现出不同的特性,导致涡街流量计在低流速下其精度较低。为探究涡街流量计在低流速和高流速下其涡街系数的变化特性,对入口速度为1.0~10.5 m/s流速的涡街流场进行仿真试验,得到涡街频率和入口速度的关系图,并通过拟合曲线得到涡街频率和涡街系数的拟合曲线,最后利用得到的涡街系数曲线与平均系数进行流速的计算发现,通过曲线拟合后得到的流体流速更为精确。

基于三轴加速度探头的涡街湿气分相流量测量

针对涡街湿气测量过读问题,提出了基于加速度检测的涡街过读校正和分相流量测量方法。设计了高频响三轴加速度探头,分别对敏感元件、探头尺寸和封装进行了优化设计。干气标定结果表明,在4.43×10^(4)~1.81×10^(5)雷诺数范围内,测量精度为±1.0%,线性度为1.06%。然后,在不同湿气工况(载气压力和流量、液相流量)下测试了输出频率和加速度幅值特性,以气、液相韦伯数为参数,分别建立了涡街过读和两相加速度幅值模型。最后,联立两方程建立了湿气测量模型,并利用牛顿迭代算法进行求解。预测结果表明,气相测量误差在±1.0%以内,不确定度0.46%,液相全量程误差在±15%以内,不确定度10.04%。与未过读校正时最大8%的测量误差相比,气相测量精度大大提升,同时实现了湿气中分相流的在线测量。

涡街流量传感器信号的幅值和频率特征

基于实验数据建立了涡街流量传感器输出信号的数学模型，提出了用混合高斯分布来描述涡街流量传感器信号幅值的自然衰减现象，采用频率调制信号来表示涡街流量信号的宽带特征，通过频谱分析确定机械振动噪声信号为窄带信号。

高精度标准表法标准装置研究

为解决受标准表本身线性度影响,使得标准表法标准装置的扩展不确定度较高的问题,将通过流压缩量计测量范围来提高流量计精度的技术应用到标准表法标准装置中。开展了影响涡街流量计精度因素的分析,建立了流量计线性度和标准装置不确定度之间的关系。提出了通过压缩流量计来提高标准表精度,来减小标准装置的扩展不确定度的方法。对流量计量程压缩前、后的标准装置的扩展不确定度进行了评价,进行了模拟实验。研究结果表明,通过压缩流量计量程和优化组合能够降低标准装置的扩展不确定度。

涡街流量信号处理中FFT谱分析法的探讨

该文首先对FFT谱分析的几个基本问题进行探讨,然后用此方法对应力式涡街流量计的实际信号进行处理,并分析了此方法用于低频信号处理时的优缺点.

低功耗数字涡街流量计硬件研制中的关键技术

数字涡街流量计采用了数字频谱分析与带通滤波器组相结合的方式,在低功耗情况下,它能保证最大限度地滤除流量信号中混杂的噪声信号。根据降压型DC/DC与低压差线性稳压器(LDO)的转换特点,搭建了高效率的电源转换电路,为系统提供最大的可用电流。同时,电路设计选用低功耗器件,并根据工作状态对一些器件或者电路进行选通,最大程度地降低了系统的功耗。经实际测试表明,系统性能达到了涡街流量计的工业要求。

高精度DSP涡街信号处理方案

针对涡街流量计信号较为微弱、易受噪声干扰等问题,以TMS320LF2407A DSP微处理器为核心,设计了高精度涡街信号处理系统。具体介绍了系统结构,并给出了详细的硬件设计方案。采用Mallat快速小波变换的算法实现涡街信号去噪,并概述了系统软件设计方法。仿真试验表明,该系统具有精度高、实时性强、性价比高等特点,有一定的工程实用价值。

机动车工况法排放检测用气体流量分析仪

设计了三角柱式涡街发生体和压电式涡街检测探头,并采用一体化的结构形式,将其直接安装在流量分析仪的取样管上,配以装在管道上的氧体积分数传感器、热电阻温度传感器,以及MPXA6115A型集成式气压传感器完成机动车简易瞬态工况法排放中稀释气体的体积流量、氧体积分数、温度、气体绝对压力的测量。通过C8051F021单片机进行数据处理,传输至上位机的LabVIEW人机界面。标定实验表明:流量仪表的系数为1159.30,基本误差为0.82%。

基于波理论的涡街流量计雾状流测量模型

建立了雾状流条件下涡街流量计的修正模型。雾状流中液相的存在会导致涡街流量计的测量误差,通过将以往研究者在单相流中对Karman涡街现象的认识及取得的研究成果作为基础,并结合实验流体本身所具有的动力特点,利用Karman涡街波传递的理论分析了非定常不稳定的雾状流流场中的Karman涡街现象,构建了双向耦合的气液两相流动力学模型。试验结果显示,当液相体积含率从0～0.13%变化时,模型修正后的结果与实际值较为接近。

嵌入式涡街流量计的设计与算法研究

传统涡街流量计由于抗干扰性差、测量精度低等难以满足实际测量的需求,研究和开发高抗扰型涡街流量计已成为当前流量测量领域的重要发展方向。针对现有产品存在的问题,设计了一种嵌入式涡街流量计,给出了硬件组成结构和相关电路原理图;并在信号处理算法上,采用Chirp-Z变换的频谱校正方法,对经FFT变换后的涡街信号的频谱主瓣进行局部细化,从而在运算量增加不多的情况下,提高了涡街流量计的测量精度。并通过Matlab仿真实验对该频谱校正方法进行有效性验证。仿真结果表明:该方法具有校正精度高,响应速度快和使用灵活的特点。

采用MODBUS协议的涡街流量计通信系统设计

针对工业能源计量管理系统的实际需求,设计了基于MODBUS协议的计量数据通信系统。涡街流量计(下位机)由freescale单片机实现嵌入MODBUS协议的数据采集和显示。上位机用VB6.0编写基于MODBUS协议的程序,实现数据在上位机界面显示。并且将采集的数据值保存到SQLSever2000数据库,上下位机通过RS—485总线通讯,完成了能源计量数据的远程自动采集与管理。

嵌入MODBUS协议的涡街流量计数字传输系统设计

针对工业能源计量管理系统的实际需求,设计基于MODBUS协议的计量数据通信系统.涡街流量计(下位机)由飞思卡尔(Freescale)单片机实现嵌入MODBUS协议的数据采集和显示;上位机用VB 6.0编写基于MODBUS协议的程序,实现数据在上位机界面显示,并且将采集的数据值保存到SQLsever2000数据库,上位机与下位机之间通过RS-485总线通讯,最终能够实现能源计量数据的远程自动采集与管理.

嵌入式智能涡街流量计的设计与实现

为了提高涡街流量计对低流量的测量精度,利用热敏电阻电桥检测涡街分离频率,通过对涡街信号进行预处理电路放大后,再分别以190Hz为界限对高低频信号设置不同的增益进行处理,避免了信号失真;经整形电路变成脉冲信号后,送给嵌入式处理器LPC2129的ADC接口进行运算、分析和显示,并通过CAN总线自动将流量数据发送至上位机进行处理、监测和存储;通过实验表明,该智能涡街流量计不仅具有良好的线性,还能够实现小于1m/s的风速测量,大大提高了涡街流量计的测量下限和精度。

用计时-计频方式精确测量涡街流量计信号

涡街流量计是一种测量流量的传感器 ,其输出信号是与流量成正比的脉冲频率信号 ,在不同介质和管径中测量流量时所对应的输出信号频率范围不同 .采用常规定时采集信号脉冲数的方法容易在低频率产生误差 .为了能够精确获取涡街流量计在低、中频段的信号 ,采用了输出脉冲信号计时与计频方式相结合的测频方法 .重点介绍了交点频率的计算方法和误差分析 ,提供了用单片机实现这两种方法的测量原理和硬软件设计思路 .

涡街流量计数字信号处理方法

涡街流量计是最近发展起来的一种新型流量计,其传感器输出信号的频率与流体的流速成正比,经过计算可以测量积流量。由于管道的机械振动和流场的不稳定等因素,使得传感器输出信号中含有各种噪声,本文归纳了几种通过数字信号处理测量频率的方法,其中小波变换方法具有较好的应用前景。

涡街流量计在含气液体测量中的试验研究

在以水为连续相的流体里注入少量空气，空气为离散相，研究了涡街流量计在这种两相流条件下的测量特性。试验在直径为50mm的水平管道中进行，水的流量为6—12m3／h，注入的气体体积含气率为3％～15％。涡街流量计同时用谱分析以及脉冲计数对水流量进行测量，并且对两种不同测量方式进行了比较。通过对试验数据的处理，分析了不同的含气率对涡街流量计测量误差的影响。

气体涡街流量计不同密度下流量特性的试验研究

利用正压法音速喷嘴气体流量标准装置,通过调节试验管道中介质的工作压力（0.23～0.5 MPa）来改变介质密度,分别在空气密度为2.774 kg/m^3、3.619 kg/m^3、4.782 kg/m^3、5.987 kg/m^3四种情况下对50mm口径涡街流量计的流量特性（仪表系数、线性度、不确定度、流量下限）进行了大量试验研究。试验结果表明,不同密度下涡街流量计仪表系数的最大相对误差为0.405%,验证了涡街流量计仪表系数几乎不受流体密度变化的影响;并发现涡街流量计的流量下限随着介质密度的增大而向下延伸,对此现象进行了分析。

基于HART协议的智能涡街流量计的设计与实现

针对涡街流量传感器的非线性特性,采用16位嵌入式微处理器MSP430F147为智能核心,将传感器特性曲线存储在用户可编程Flash中,实现对涡街传感器的非线性校正,从而扩大了涡街流量计的量程比。采用A5191HRT型HART调制解调芯片与(4～20)mA电流环产生电路构成隔离式HART通信模块,在实际应用中取得良好效果。