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。

管径尺寸偏差对超声流量计测量性能影响研究

正确的安装是保证气体超声流量计测量准确度的前提。基于高压气体流量标准装置,在有、无管径尺寸偏差的安装条件下,对交叉4声道DN200口径超声流量计实验测量显示,在0.1~2 MPa压力,1.5~12 m/s流速范围内,8 mm安装管道正向尺寸偏差会带来0.22%的测量误差。为量化尺寸偏差对超声流量计测量结果的影响,采用数值模拟与实验测量相结合的方法,就不同尺寸偏差,压力及口径对超声流量计测量结果的影响进行系统研究。结果表明,正向尺寸偏差带来的测量误差几乎不受压力影响,负向尺寸偏差带来的测量误差随压力增加呈现从负误差到正误差的转变;尺寸偏差对测量结果影响随超声流量计口径减小而增大,3 mm尺寸偏差对DN50口径的声流量计测量结果影响可达0.20%。

超声流量计实时使用中检验系统的建立及验证

为实现对使用中超声流量计准确度的实时监测,基于高压环道式气体流量标准装置,采用随机森林算法,建立了信号参数(含声速偏差)与示值误差间关系的超声流量计预测模型,同时结合LabVIEW软件开发平台研制出一套超声流量计实时使用中检验系统。基于该系统,可实现超声流量计信号质量参数、流态指标参数、声速指标参数3类信号参数的实时采集,并利用预测模型开展流量计示值误差的同步预测。在160~800 m 3/h范围内的实验测试表明,流量计示值误差与系统预测误差间的偏差为±0.42%。

交叉分段差分进化支持向量回归的气体超声流量计测量方法

为了进一步提高全量程气体超声流量计的测量精度,基于多通道声波到时和实时温度,提出了一种交叉分段差分进化支持向量回归(DE-SVR)模型。考虑到气体在不同流量条件下的流体状态不同,提出了交叉分段处理的方法,采用差分进化算法优化选取支持向量回归参数。实验结果表明,对于16∼1600 m3/h全量程,交叉分段DE-SVR和传统积分方法计算气体流量的平均相对误差分别为0.00447和0.02781,前者较后者降低了83.93%;对于16∼160 m3/h小流量,交叉分段DE-SVR和无分段DE-SVR算法计算结果平均相对误差分别为0.00436和0.03214,前者较后者降低了86.43%。该方法有效避免了声道长度、探头角度以及管道直径等参数不确定性对流量计算的影响,为全量程气体流量的高精度测量提供了保障。

天然气超声流量计健康状态评价方法初探

目的天然气计量用超声流量计性能诊断主要采用设定参数阈值的诊断方法,为降低误报、漏报等情况,建立了基于生成对抗神经网络(generated adjoint neural network,GAN)和高维非线性无监督学习的超声流量计健康状态系统诊断方法。方法采用GAN对原始数据进行学习、生成和扩充,保障超声流量计健康状态诊断建模的数据基础,提取超声流量计在运行过程中的健康状态参数并对其进行时序分析,采用高维非线性无监督聚类学习方法,结合超声流量计失效模式分析,对超声流量计设备进行在线的健康状态诊断。结果结合超声流量计工作原理和现场实际采集数据,对生成的故障数据集进行了验证。结论能够准确识别超声流量计当前状态,显著解决传统阈值法误报率、漏报率高的问题,为超声流量计健康诊断的统一管理与开发给予支撑。

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。

高温超声波流量计转换器的优化设计与实现

针对流量测量系统的设计特点,提出了一种基于超声波流量计转换器的研究及优化方法,以提高超声波流量计的测量精度和信号处理算法的可靠性。从信号调理和数据处理两方面进行优化,改进了硬件微弱回波信号的放大和滤波处理,优化了时差算法和互相关算法的应用。通过权重选择和对比选择方法,采用时差算法与互相关算法相结合的方式对信号进行处理,提高了流量计的精度与可靠性。此外,采用温度补偿算法模型消除了高温对超声波传播时间的影响,提高了高温下的测量精度。测试结果表明,流量测量精度达到±1%。该设计具备多种参数的故障诊断功能,提高了转换器的智能化水平。

超声波流量计流体异常诊断与处理方法研究

针对超声波流量计在测量液体流量的过程中,流体的异常状态会极大地影响流量计的测量精度这一问题,提出了一种基于脉宽比和幅值电压检测的方法,以此来监控信号质量,通过对测量系统进行了实时监测并及时诊断异常情况,从而保证超声波流量计的测量精度和可靠性。首先,设计了超声波流量计监测系统,实现对流量计数据的采集、分析与处理等功能;然后,采用脉宽比结合幅值电压监测方法判断了流体异常的类型;利用自适应采样算法的反馈机制调节了测量周期,以适应管道内流体的变化速度;最后,通过流量测量实验,测试了流体内不同气泡状态下脉宽比的变化规律,测量口径为15 mm管道的多个流量点,分析了流体稳态和少量连续气泡状态下传统测量方法与自适应算法测得的数据,对平均相对误差和重复性进行了对比。实验结果表明:异常诊断功能能够判别流体内气泡状态;基于自适应采样算法,超声波流量计在小流量0.1 m^(3)/h~1.5 m^(3)/h区间内平均误差达到1.02%,重复性也达到0.47%,准确度等级达到1.5级。经液体流量标准装置检定,流量计累积流量测量误差降低了60%,重复性提高了80%。研究结果表明:异常监测系统可以及时判断流体异常情况,同时自适应采样算法有效改善了超声波流量计的测量精度与稳定性。

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。

基于云模型的超声流量计状态在线诊断技术研究

基于文献调研和计量原理,从声速特性、信号特性和流动特性等三个方面建立超声流量计状态评价指标体系,采用云模型获取单一指标在不同状态等级下的隶属度,并通过组合权重加权获取综合隶属度,进而实现流量计状态等级的实时评估。结果表明,柔和系数法调和了主、客观权重结果,声速偏差、剖面系数和最大声速差对超声流量计状态的影响较大,扰动值和信号质量的影响较小;该模型可有效区分流量计的不同状态等级,与声速核查法相比,预警时间大幅提前。研究结果可为流量计的早期诊断和预防性维修提供理论参考。

基于超声波流量计的间接测量法在输液泵流量校准中的应用

目的比较基于超声波流量计的间接测量法和采用输液设备分析仪的直接测量法在输液泵流量校准中的应用效果。方法按照JJF 1259-2018《医用注射泵和输液泵校准规范》,分别采用直接测量法(采用输液设备分析仪)及间接测量法(采用超声波流量计)对被测输液泵进行流量校准,比较2种方法的测量相对误差和测量时间。结果间接测量法的测量时间显著少于直接测量法。但间接测量法在低流量校准区间(10~200 ml/h)的相对误差过大。对可能导致间接测量法相对误差较大的原因进行分析并改进后,间接测量法在各校准点的相对误差均降至可接受范围。结论输液泵流量校准中,相较于采用输液设备分析仪的直接测量法,基于超声波流量计的间接测量法可在保证校准准确性的同时有效缩短测量时间,为输液泵使用量大的医疗机构提供一种更有效、便捷的期间核查方式。

一种时差法超声流量计的设计

研究使用超声波技术实现流量的测量,该技术具有非侵入性、精准度高的优点。设计中采用了AT89系列单片机作为控制核心,利用其定时器和IO口的特点实现了时间测量和信号处理。通过接收超声波传感器发送的脉冲信号,并利用计数器功能计算流过物体的时间和距离,从而得到流量值。选择了高灵敏度的超声波传感器,并设计了放大电路和滤波电路,以确保接收到的信号稳定和准确。通过单片机的计算,对传感器接收到的信号进行实时处理,并输出流量计算结果。通过测量验证,该电缆设计具有较高的测量精度和稳定性。

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。

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。

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。

超声波流量计在气体计量中的应用探讨

天然气作为清洁能源,具有热值高、燃烧稳定、清洁环保等特点,是重要的化工原料,也是国家的战略资源。随着我国经济的快速发展,天然气的需求也越来越大,为实现对天然气的统一计量和管理,天然气计量装置得到了广泛应用。在众多计量器具中,超声波流量计凭借其高精度、高可靠性、实时性强、操作方便等特点成为我国最主要的气体计量器具之一。文章以超声波流量计为研究对象,分析了超声波流量计在气体计量中的应用原理,阐述了超声波流量计在气体计量中的具体应用方法和注意事项,供同行参考。

超声波流量计在测量中水流量中的应用分析

在水处理、供水、排水等领域,对水流量进行准确测量,是保障系统正常运行和水资源有效利用的关键。超声波流量计因非侵入式、精度高、可靠性强等特点,在水流量测量中得到广泛应用。文章对超声波流量计在测量中水流量中的应用进行详细分析,为进一步提高测量准确性提供积极帮助。

超声波流量计在企业水平衡测试中的应用与分析

在当今的工业和城市管理中,水资源的有效管理和节约使用成为了重要议题。随着全球对水资源可持续利用意识的提升,企业和公共服务部门日益关注于提高水资源管理的效率和准确性。在这一背景下,超声波流量计技术的发展和应用受到了广泛关注。这种技术能够非侵入式地测量流体流量,因此在不同行业中被广泛应用于水平衡测试。本文将探讨超声波流量计在企业水平衡测试中的应用,包括其原理、优点以及在实际操作中的多种应用场景。通过对超声波流量计的综合分析,旨在为水资源的高效管理和节约提供有价值的见解。

非标准安装条件下外夹式超声流量计测量误差的试验研究

为了提高在非标准安装条件下外夹式超声流量计的测量精度,本文以DN100管道为研究对象,构建L形弯管、L形渐缩管及L形闸阀扰流管3种非标准安装条件,研究外夹式超声流量计在非标准安装条件下的测量误差。结果表明:为保证外夹式超声流量计的测量精度,对于管道中存在弯头或弯头+渐缩管,应控制流量计的前端直管段长度不小于5D;对于管道中存在弯头+闸阀,应控制流量计的前端直管段长度在10D左右。

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。