环形科里奥利质量流量计的有限元分析

环形管是环形科里奥利质量流量计的关键部件之一 ,通过合理地选取环形管的结构形状和尺寸 ,可以使激振模态的固有频率与科里奥利力模态的固有频率很接近或相等 ,从而达到提高质量流量计的信噪比和灵敏度的目的。为此本文针对环形科里奥利质量流量计给出了其工作原理和用有限元方法对其结构进行数值仿真的结果 ,同时还指出了在相同的几何尺寸、材料和环境条件下 ,环形管质量流量计比

U型科里奥利质量流量计温度影响特性分析

温度对用于液氢等低温流体流量测量的科里奥利质量流量计的影响不可忽略。基于卡氏第二定理,从能量角度出发建立了考虑温度影响的U型科里奥利质量流量计数学模型,并搭建了U型科里奥利质量流量计实验平台,通过实验数据对比验证了模型。在此基础上,考虑测量管固体物性参数对温度的依变,探究了温度对科里奥利质量流量计测量的影响规律,提出了一种包含弹性模量、泊松比和线膨胀系数的低温修正方法。经液氮数值仿真结果和液氦科里奥利质量流量计实验结果对比,发现对弹性模量、泊松比和线膨胀系数三者进行综合修正比恒定温度补偿系数修正的相对误差更小。成果有助于深入理解低温科氏流量计的测量特性。

温度对科里奥利质量流量计零点漂移的影响

在工程实践中,零点漂移是影响科里奥利质量流量计测量精度和稳定性的重要因素。温度对科里奥利质量流量计的流量和密度测量结果产生影响并出现较大偏差。该文旨在分析温度对科里奥利质量流量计测量的影响以及如何改进温度影响带来的测量误差。通过分析得出,环境温度对测量结果的影响,可以通过改变变送器信号模拟处理电路和输出电路来实现;介质工艺温度对传感器产生的影响,可以通过合理的电路设计和数字补偿来提高测量精度。

U型液氢科里奥利质量流量计理论与数值分析

科里奥利质量流量计(简称科氏流量计)因其精度高、结构简单且流阻小的优点广泛用于流体测量.本文基于计算流体动力学和结构动力学相耦合的数值算法,探究了用于液氢测量的U型科氏流量计流固耦合振动特性.首先搭建水流量标定实验平台对建立的流致振动理论模型和流固耦合数值仿真框架进行结果验证,实验中的标准流量基于称量法获得,科氏流量计测量管两臂的相位差基于自行设计研制的控制电路进行采集计算.验证结果表明,建立的流固耦合仿真框架(偏差为-2.51%)相比于采用欧拉梁理论建立的理论模型(偏差为-12.89%)具有更好的预测性能.基于验证的数值框架和理论模型对单U型液氢科氏流量计质量流量和测量管壁上传感器位置对测量时滞及测量振幅的影响规律进行分析揭示,并对比分析水和液氢两种工质对科氏流量计模态特性的影响.结果表明,流体的附加质量对测量管模态特性影响显著,由于液氢的低密度特性,采用结构的干模态频率进行激振仍可以获得较高的激振效率,其测量管振幅约为水工质对应测量管振幅的17.75倍.而液氢的低密度及低温特性则显著降低其时滞,对于液氢质量流量的高精度测量是不利的.理论和数值结果的对比表明,传感器位置对测量时滞的影响也会受流体质量流量的影响.结果对液氢科氏流量计的优化设计有指导意义.

谐振式环形管科里奥利质量流量计

给出了一种建立在驱动模态与科里奥利 (coriolis)模态固有频率相等、连续信号处理技术和频率跟踪法基础上的谐振式环形管 coriolis质量流量计。在驱动模态与 coriolis模态固有频率相等的条件下 ,当环形管有流体流过时环形管就处于谐振状态 ,因此具有较高的灵敏度 ;由于该质量流量计输出信号是连续的 ,所以可采用连续信号处理技术 ,得到较高的检测精度 ;流体密度的检测是采用自激振荡原理和频率跟踪法得到的。

环形管科里奥利质量流量计的激振和信号检测

本文给出了一种基于谐振式环形测量管科里奥利质量流量计激振原理和信号检测方法 .采用了模拟乘法器解调出幅度信号 ,通过幅度信号计算出质量流量 .流体密度的检测是采用自激振荡原理和频率跟踪方法得到的 .

科里奥利质量流量计激振电路的研制

激振电路是科里奥利质量流量计的重要组成部分。作者研制了激振电路 ,分析了它的特性和原理 ,并进行了 EDA仿真和实验。结果表明 ,该激振电路能够驱动测量管振动 ,并保持其振幅稳定 ,实现了振动频率随管子的固有振动频率而变化的目的 ,从而达到了设计要求。

U形管科里奥利质量流量计的灵敏度研究

根据U形管科里奥利质量流量计的信号产生特点,提出了一种时间差推算理论。将科氏力的动态响应过程转化为静态力学状态,并创新地运用超静定结构中的变形比较法求解出U形振动管两侧在科氏力的作用下产生的时间差,清晰地建立了灵敏度与振动管关键尺寸之间的关系。首次将振动管的扭转刚度引入时间差的计算,因此,较之传统的简化算法,该方法具有更高的精度和普适性,同时,也为其他管型的科里奥利质量流量计设计提供了理论基础。

面向时变的科里奥利质量流量计信号的处理方法研究与实现

在实际应用中科里奥利流量计的输出信号会随时间发生缓慢而微小的变化。针对这种时变信号,本文提出将多抽一滤波器、自适应格型陷波滤波器和负频率修正的滑动DTFT(SDTFT)递推算法组合起来,形成一套完整的科里奥利质量流量计信号处理方法,不仅可以跟踪变化的频率和相位,而且在测量小相位时具有较高的计算精度。整个算法计算量较小,且不会发生数值溢出。研制了基于TMS320F28335DSP的科里奥利质量流量计信号处理系统,实现了整套算法,并进行了测试。仿真和实验结果表明,本文研究的方法和研制的系统是可行的、有效的。

科里奥利质量流量计传感器零点模型研究及应用

科里奥利质量流量计以其直接测量质量流量的特点,成为近年来发展最为迅速的流量仪表之一,已经成为贸易结算的首选计量器具。虽然科里奥利质量流量计的测量精度很高,但是其存在零点漂移的缺陷,降低了仪表的长期稳定性。本文以典型的U型振动管传感器为例,基于振动管的幅频和相频特性,分析了传感器的各阶模态对于工作频率的响应,以此建立了传感器的初始相位模型。通过样机实验证明,该理论模型在应用于薄壁振动管时具有较高的计算精度和适用性,并将科里奥利质量流量计在低温介质测量中的测量误差降低到±0.3%以内,也为抑制科里奥利质量流量计零点漂移提供了理论依据。

科里奥利质量流量计研究现状及发展趋势(一)

文中对科里奥利质量流量计的产品性能、理论及实验研究状况作了综述。并对其研究的发展趋势进行了预测。

科里奥利质量流量计密度效应研究

通过研究传感器与被测介质之间的力学关系,提出一种科里奥利质量流量计在不同介质密度下测量误差不一致的形成机理,为提高计量精度以及误差修正提供理论依据。结果表明:以U形管科里奥利质量流量计为例,振动管水平段因扭转变形而形成速度梯度,并存在与科氏力扭转方向相反的转矩,最终造成科里奥利质量流量计的计量误差随介质密度而改变。研究了传感器在介质流动时的受力状况,建立了传感器关于密度效应的数学模型,并提出了计算公式及简化方法。

计及负频率影响的科里奥利质量流量计信号处理方法

采用滑动Goertzel算法计算科里奥利质量流量计信号的相位差时,存在较长的收敛过程,其主要原因之一是忽略了负频率成分的贡献。基于DTFT递推算法,提出了一种计及负频率影响的科里奥利质量流量计信号处理方法。首先采用自适应格型陷波滤波器对科里奥利质量流量计的传感器输出信号进行滤波并求得其频率,然后采用计及负频率影响的DTFT递推算法计算两路信号之间的实时相位差,再通过频率和相位差计算出时间差,从而求得质量流量。仿真结果表明,该方法可极大缩短相位差和时间差计算的收敛过程,具有较高的计算精度,且当应用于实际的系统时不易发生数值溢出。

基于DFT的科里奥利质量流量计信号处理方法的改进

科里奥利质量流量计是一种直接测量质量流量仪表 ,但是 ,该仪表存在的主要问题是信号处理方法不能从含有噪声的信号中准确提取流量信息。为此 ,人们采用基于 DFT方法处理科里奥利质量流量计的信号 ,并且对此信号处理方法进行改进 ,提出一种容易实现和比较准确的频率跟踪方法 。

科里奥利质量流量计Ω形测量管的有限元分析

振动测量管是科里奥利质量流量计的关键部件之一,其结构形状和尺寸大小直接决定着质量流量计的性能,为此本文针对Ω形科里奥利质量流量计给出了其工作原理和用有限元方法对其结构进行数值仿真的结果,同时还指出了在相同的几何尺寸、材料和环境条件下,Ω形管的响应模态比U形管的响应模态要低得多,因此在同样的条件下它具有更高的灵敏度。

科里奥利质量流量计动态特性的研究

应用有限元模态分析方法 ,对科里奥利质量流量计 (CMF)单直管简化模型进行了模态分析。为了考察CMF套管和支承管等对模态的影响 ,对单直管CMF整体模型 ,依据其轴对称结构特点 ,利用现成的二维CAD视图 ,导入到Marc中旋转生成三维模型 ,进行模态分析。采用Lanczos法求解模态。最后研究了支承类型对测量管模态的影响 ,计算结果表明 ,边界条件不同 ,模态频率变化很大。

科里奥利质量流量计在钻井液密度在线测量中的应用

通过优选科里奥利质量流量计,设计和选择相关辅助设备并组装成钻井液密度在线测量装置,对该装置进行了一系列室内测试和现场评价。结果表明:所研制的测量装置具有良好的精密性、准确性、稳定性和可靠性,可实现钻井液密度的实时在线测量,适合于钻井现场使用。

一种科里奥利质量流量计的信号处理方法

本文提出了一种新的科里奥利质量流量计信号处理方法 ,从含有各种噪声干扰的信号中 ,准确测得质量流量。采用多抽一滤波器 ,对流量计中的两个传感器的输出信号进行滤波 ,以减少随机噪声的影响 ,并减少采样数据 ;采用自适应陷波滤波方法 ,以抑制确定性噪声的干扰 ,测得流量管振动基频的频率 ,并跟踪其变化。采用离散傅里叶变换方法 ,计算振动管基频处的相位差和时间延迟 ,从而测得质量流量。仿真结果证明了本文所提方法的有效性和准确性。

科里奥利质量流量计在线连续测量流体密度的理论分析

科里奥利质量流量计是一种直接测量流体质量流量的仪表 ,同时可在线检测流体密度 ,出于对其传感器结构优化设计的目的 ,建立了振动微分方程 ,其解可给出流体密度在线检测的依据 ,并给出密度与温度的对应关系 ,得出双 U型管谐振频率的推导结果 ,并进行具体计算的验证。