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。

高温高压超声波流量计研制及不确定度评定

针对国内压水堆核电机组主给水高温高压(高温为240℃、高压为12.2 MPa)的工况特点,基于超声波时差法的测量原理,研制了一种满足现场工况质量流量测量、不确定度不大于0.3%的高精度超声波流量计。介绍了高温高压超声波流量计的工作原理、整机组成及各部件的设计参数,总结了适合高温高压环境的超声波流量计装置的设计思路。研究了超声波流量计测量结果不确定度分量来源,分析了各个不确定度的分量值,并进行了试验验证。结果表明,通过利用国内现有条件的流量标准装置进行试验,引入的不确定度分量评估方法得到了验证,符合高温高压超声波流量计测量的不确定度指标,实现了超声波流量计的研制目标。

探索云存储的超声波流量计智能优化设计

随着近年来计算机、数字通信和数字控制技术的日趋发展及完善,现在已经形成了许多应用于嵌入式控制器设计的总线型仪器仪表,为了实现智能仪器仪表控制系统高效、快速、响应时间更短的目的,对气体超声波流量计的数据云存储的智能设计模块优化进行了研究。提出了本地存储+云存储场景模型高效数据存储的工艺方法设计,通过实现计算资源与存储资源的有效解耦,实现了计算资源与各种存储资源的有效结合,采用ARM体系结构、HART协议、实验室虚拟仪器工程平台LabVIEW编程系统对智能仪表控制系统进行设计。采用标准风洞实验室对2种不同场景的实验检测结果表明,云存储控制系统比传统的控制系统对所在环境响应时间更短,同时相比于传统的控制系统更有效节省了对工业智能仪器仪表的响应时间,说明此次采用云存储设计思想是高效的,取得了良好的效果,对解决智能仪器仪表控制系统高效、快速具有重要意义。

超声波流量计整流器优化设计

气体超声波流量计的测量精度由飞行时间的测量精度和流量计自身的流场适应性决定,流量计的流场适应性又由流量计的声道布置和整流器的性能决定。文章设计了一种内嵌于流量计的整流器,详细阐述了该整流器的结构、各模块的功能。介绍了整流器性能优化的理论依据、过程以及整流器性能优劣的判别准则。该整流器性能优化主要取决于起旋器的优化,文章给出了装有8片起旋器和装有10片起旋器的整流器在直管、单弯管下的性能参数对比,试验结果显示装有10片起旋器的整流器有着更好的流场适应性:重复性满足国标要求,直管示值误差与弯管示值误差的差值<0.3%。文章的创新点在于给出气体超声波流量计整流器设计和优化的理论依据和一整套流程,对于设计气体超声波流量计整流器的科研人员有借鉴意义。

时差法超声波流量计在大型渠道水文测量中的应用

时差法超声波流量计因具有多功能性、精度高、简单易用、非侵入式安装等优点,在水文测量中被广泛应用。在大型渠道的水文流量监测中,时差法超声波流量计可以提供高精度的流量测量结果。针对应用实践中可能产生的波动误差,提出波动误差校正方法,并设计了时差法超声波流量计的应用方案,并将其与常规方法进行了比较。结果表明,时差法超声波流量计符合现行标准且效率更高,效果更好,有一定的应用和推广价值。

超声波流量计在明渠实验中的应用与对比

随着水权交易展开,灌区对量水的准确度和智能化需求不断提高。超声波测流作为一种新兴的测量技术,具有较高的精度和自动化能力,在灌区流量测量中得到广泛应用。然而,目前对超声波法与传统流速仪在灌区流量测量中的比对研究较少。因此,通过建立超声波明渠测流实验并基于对比分析的方法,进行观测和数据分析,系统比较了超声波法和传统流速仪在灌区流量测量中的性能和可靠性。由实验可知,相比于加大水位,正常水位情况下超声波测流相对误差、最大误差以及均方根误差较小。从坡比上来看,坡比越小,计算相对误差和均方根误差越小。随着坡比和水位的升高,超声波流量计测量准确度逐渐下降,但对于工程使用仍处于可接受范围,因此实际测流使用时建议选择合适坡比。

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。

泵管式超声波流量计在智能化灌溉计量系统中的应用

本文对泵管式超声波流量计在智能化灌溉计量系统中的应用进行了研究和探讨,文章结合智能化灌溉系统的特性,从泵管阀门角度调节、控制变频调速、水平衡法灌溉调度等环节,深入探讨了泵管式超声波流量计在灌溉领域中的创新应用。该流量计通过实时测量水流流量,为智能化灌溉系统提供精确的数据,实现了根据作物需水量进行智能调控,能够显著提高灌溉效率,减少资源浪费,能够优化水资源利用,实现农业的可持续发展。

耦合剂对外夹式超声波流量计测量精度的影响研究

外夹式超声波流量计是一种新型的流量仪表,它在测量流量过程中需要使用耦合剂。然而,目前关于耦合剂对外夹式超声波流量计测量精度影响的研究较少。因此,本文通过实验进行了具体的研究。实验结果表明,不同种类的耦合剂对外夹式超声波流量计精度具有不同影响。鉴于目前我国没有关于外夹式超声波流量计专用耦合剂的行业标准,笔者建议相关行业应结合实际情况,尽早出台此类行业标准,以确保外夹式超声波流量计的测量精度。

超声波流量计温度补偿算法研究综述

超声波流量计在计量领域有着独特的优势,具有量程比宽、压损小、精度高等特点,但会受到温度影响存在计量精度下降的问题。文中首先介绍了超声波流量计温度补偿原理与结构特征;然后分析温度补偿的需求,对国内外超声波流量计温度补偿算法相关研究发展进行综述,包括查表修正、曲线拟合、BP(反向传播)算法等;最后,对超声波流量计温度补偿目前的研究现状进行总结和归纳,提出了其研究的关键性技术和所面临的问题。

一种基于LoRa通信的超声波流量计设计

针对机械式流量计工作效率和测量精度低、抄表困难等问题,文中设计一种基于LoRa通信的超声波液体流量计。分别从计量和通信功能方面进行设计,搭建物联网智慧系统实时监视和记录流量计量终端数据。实验结果表明:LoRa通信在1600 m内丢包率仅为1.2%,计量精度在1.5级以内,重复性不超过1%,能够满足实际工程的应用需求。

探头扰流对多声道超声波流量计测量结果影响研究

为了研究探头扰流对高精度多声道超声流量计测量结果影响的机理,基于计算流体力学数值仿真技术对超声波流量计内部三维流场进行仿真,并对探头附近流场进行分析。提出了一种用8个面的平均速度替代声道位置平均速度的数据提取方法,适用于扰流对测量结果影响的定量分析。对比未带扰流和带有扰流的仿真模型,结果表明:探头处的扰流对积分结果带来的最大误差为0.60%。用K系数修正消除系统误差后,得到因探头扰流引起的最大积分误差为0.16%。

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。

超声波流量计测量精度补偿方法研究

为提高超声波流量计的测量精度,通过对不同信号处理方法的探讨,用基于时差法超声波流量计关键技术之一的回波信号处理方法,在双阈值法基础上提出了跟踪回波幅值的增益控制法,以确定回波中特征波的位置、修正超声波传播时间的偏差。相比于传统超声波回波信号处理方法,该方法具有算法简单、实时性强、参考目标明确等特点。描述了时差法流量计的测量原理以及影响因素。分析了超声波的幅值特性。介绍了跟踪回波幅值的增益控制法的电路基本组成和软件流程。解决了复杂工况条件下测量稳定性差的问题。通过流量标定试验和数据比较,证明所提方法的测量结果优于采用双阈值法的测量结果,并且流量计测量精度和稳定性得到提高。

高精度主给水超声波流量计的不确定度分析方法

针对华龙一号等国内核电机组为实现小幅功率提升而提出的主给水流量高精度测量需求,通过对比分析高精度主给水超声波流量计的工作原理,确定了校准系数与介质密度等超声波流量计测量不确定度分量来源。此外,从仿真和实测相结合的角度出发,结合超声流量计的结构、测量原理和高温高压复杂工况等条件,对影响质量流量的声道几何因子和管道截面积两个分量,给出了针对不同情况下的不确定度评估方法。分析了实际安装环境对流量测量的影响,提出了如何评定流场流速所引入的不确定度,最终结合几种不确定度评价方法建立了高精度主给水超声波流量计的计量溯源方法。

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。

超声波流量计精度影响分析及匹配层优化

针对超声波测量原理展开论述,通过对信号、时间、流场以及匹配层的分析,提出了影响流量计测试不确定性的各种因素,并重点对匹配层的性能进行分析。基于匹配层的制备和性能测试,分析了若干种配比不同的换能器对流量计测试精度的影响。声阻抗是超声波流量计的重要参数,根据该参数的变化对匹配层的声学特性进行分析,并对其频率和波形进行研究。

超声波流量计反射声道测量精度的数值模拟

为找到天然气输送过程中超声波流量计的误差来源,从气体流速分布角度分析超声波流量计反射声道的测量精度影响,根据工艺流程,建立管道模型,利用计算流体力学方法,获得管道内流场分布,分析了90°弯头和三通下游流速分布情况,以速度分布校正系数(k系数)的变化随雷诺数变化越小的声道测量精度越高作为衡量声道测量精度的方法,在90°弯头下游40D处分析了反射声道类型、声道分布方式以及声道入射角度对声道测量精度的影响。研究结果表明:(1)单反射和三反射的k系数稳定性优于双反射;(2)反射声道分布方式中k系数的稳定性,单反射2、4优于单反射1、3,双反射3优于双反射2、4优于双反射1,三反射2优于三反射1;(3)声道入射角度对单反射2、4和双反射1及三反射2的k系数稳定性几乎无影响,而对双反射2、4影响较明显。结论认为,该研究结果可为反射型超声波流量计的声道提供更合理的选择。

超声波流量计在气体计量中的应用策略

主要分析了气体计量工作中的超声波流量计应用策略,包括超声波流量计及其主要工作原理、气体计量中的超声波流量计主要应用策略及其发展方向。经分析发现,在气体计量工作中,要实现超声波流量计的良好应用,相关单位与工作人员一定要注重超声波流量计的合理安装、应用及其维护,同时应结合超声波流量计的实际应用需求,为其规划出合理的发展方向。希望通过本次的分析,可以为超声波流量计的良好应用与气体计量工作质量的提升提供一定参考。