基于科氏质量流量计的微米级煤尘和岩尘颗粒分类方法

【目的】岩尘的粒径比煤尘的小得多,更容易被吸入到肺中,危害较大。为了解决煤尘和岩尘混合颗粒的分类问题,提出一种微米级煤尘和岩尘混合颗粒的测量方法。【方法】首先采用环形静电传感器进行前端流体流量的测定,根据科氏质量流量计的测量原理,研究测量管两侧的时间差和流体的质量流量的关系;其次采用ANSYS有限元软件进行双向流固耦合,验证对煤尘和岩尘混合颗粒进行分类的可行性;最后对测量管进行静力学分析以及数值模拟分析,实现科氏质量流量计对微米级煤尘和岩尘混合颗粒的分类判别。【结果】在科氏质量流量计的同一个测量管道入口处,颗粒的流入速度与测量时间差正相关;谐振式U型管的激振频率应为二阶振型对应的固有频率113.11 Hz;当煤尘和岩尘颗粒混合粒径不同时,静力学参数和时间差随着煤尘的体积分数的增大而减小,并且全岩尘和全煤尘的时间差明显与混合颗粒的不同;当煤尘和岩尘混合颗粒粒径相同时,时间差随着煤尘的体积流量增大而增大,关系曲线的陡度也随着增大。当煤尘体积分数<50%时,煤尘和岩尘的混合颗粒的粒径越大时间差越大;当煤尘体积分数≥50%时,煤尘和岩尘的混合颗粒的粒径越大时间差越小。【结论】煤尘颗粒和岩尘颗粒具有鲜明且不同的分类判别特征,微米级煤尘和岩尘混合颗粒分类具有可行性,可实现科氏质量流量计对煤尘和岩尘混合颗粒的实时在线精确分类。

基于电容法的棉管籽棉质量流量检测

针对传统平行板电容传感器易受环境干扰,设计了一种差分结构的电容传感器,以实现籽棉质量流量检测。研究了环境温度和棉花品种对传感器电容信号响应的影响,并在不同含水率条件下,确定了籽棉质量流量与电容响应关系,建立了基于籽棉含水率、籽棉质量流量与相对电容变化率的拟合回归模型,并对模型进行验证。试验结果表明:差分结构电容传感器能很好地消除环境温度干扰,所建立的回归模型针对籽棉质量流量检测的平均相对误差为5.16%。

新型空气质量流量传感器的建模与设计

热式质量流量传感器是在层流的条件下,通过加热电阻周围温度分布的变化来反映气体流量.本文通过在流道中设计内部小流道,把流速测试段的流态变为层流,并模拟了整个流场的的速度分布,在流速测试段得到比较理想的雷诺数Re≈12-110.在小流道测试段的流速与内燃机进气管的平均流速成一固定比例系数,因此,通过测试小流道内的流速可以获得内燃机的进气量.通过模拟分析得到了在恒温加热的条件下,不同流速下的温度分布,从而获得不同流速下,测试点的距离与温度差的关系曲线,并找出了相应测试点的测试范围,最终获得了温差最大值对应的测试距离为140-210 m.通过在加热电阻两端设计了两对测温电阻,得到叠加信号对应最大流速精度为0.02 m/s.

静电传感器在煤粉质量流量测量中的研究与应用

采用静电传感器对气力输送管道中的固体颗粒进行在线质量流量测量,在节约能源和提高过程效率等方面具有重要作用.介绍了静电传感器系统中速度传感器及浓度传感器的构成,给出了煤粉质量流量测量系统的方案设计.

基于电容法的施肥量检测系统设计与试验

为了实现施肥机施肥量的在线检测,根据肥料与空气介电特性差异,设计了一种基于电容法的施肥量在线检测系统。采用电容转换芯片PCAP01和单片机STM32F103C8T6搭建电容检测电路,实现了差分电容传感器微电容信号输出的有效获取。研究了环境温度变化对流量传感器的影响规律,建立了氮磷钾肥料质量流量与电容输出的关系模型,并对模型进行了验证。试验结果表明,差分型肥料流量传感器对环境温度变化有很好的适应性,系统能够准确的对肥料质量进行在线检测,最大测量误差为3.75%。另外系统能够准确识别管路堵塞故障,识别准确率达到100%,最大识别响应时间为1.22 s。电容式施肥量在线检测系统为施肥机肥料流量的在线获取提供了有效途径,对于高精度变量施肥作业的实施具有重要的意义。

空气质量流量传感器的流场分析及安装位置优化

对管道气体流场模型进行了说明。空气质量传感器安装在滤清器出口的进气管道中,用Fluent仿真软件对模型做流场分析,改变传感器水平方向和垂直方向的安装位置,得出多组速度数据进行比较分析,确定其最优安装位置。仿真结果表明,随着传感器的垂直方向安装位置从管道底部向管道顶部的上移,且水平方向安装位置从滤清器出口向外移,其热电阻表面流场的同一水平方向的速度一致性变好,但垂直方向速度梯度变大,兼顾速度一致性和速度梯度,得到传感器的热电阻处于管道中心垂直往上h,且距离滤清器出口1.3H的优化位置。

热隔离式MEMS气体质量流量传感器设计

研制了一种热隔离式微机电系统（MEMS）气体质量流量传感器。加热电阻器和上下游测温电阻器采用热隔离悬梁式结构,间隔240μm。对恒温差电路的设计要点进行了分析并制作了系统电路。测试拟合了传感器输出电压随气体流量的关系曲线,并对传感器进行了标定。测试结果表明：在0～20 L/min的流量范围内,传感器响应速度快,灵敏度高,输出信号平滑,适合于工业及医疗等领域。

PSO算法结合BP神经网络在传感器静态非线性校正中的应用

将粒子群优化(PSO)算法与BP神经网络相结合,应用在传感器静态非线性特性的校正中.用PSO算法所得到的全局最优值作为BP神经网络的初始权值,训练BP神经网络,训练结束后的神经网络作为传感器的静态特性校正器.应用结果表明,该方法可以提高BP神经网络的精度,并且该神经网络具有良好的泛化能力. Abstract： A static nonlinear errors method for correcting the sensors based on BP neural network using particle swarm optimization (PSO) is described. The global best values of particle swarm are used as initial weights of BP neural network to train BP neural network. Then the trained neural network is regarded as the sensor's corrector. The application results show that this method can improve the precision of the BP neural network, and the generalization capability of the neural network is good.

基于静动态分离的MAF传感器动态非线性建模

热膜式空气质量流量传感器广泛用于汽车发动机,但是,在有些工况下,传感器的动态响应速度不能满足控制的要求。在研究中发现,传感器的动态特性有明显的非线性。本文基于传感器的静态和动态实验,提出了基于静动态分离的Hammer-stein两步法的动态非线性建模方法,建立了大小流量和正负阶跃统一的数学模型,更加准确地描述传感器的动态非线性特性。

基于GPRS的钻井平台油料消耗远程监控系统

介绍了一种基于GPRS的钻井平台油料消耗远程监控系统,给出了系统的工作框架(包括前台系统和后台系统)及系统工作原理。针对某个井队现场的具体应用进行了储油罐进出油实验,在储油罐发生变位的情况下,建立出了罐内油位高度和储油量变化情况模型。该系统的应用使油料消耗管理摆脱了人工管理阶段,对杜绝浪费漏洞,完善内控制度和降低生产成本有一定的帮助。

基于人工神经网络的固相质量流量软测量研究

采用弯管法测量稀相气固两相流中固相质量流量时,固相流量与其影响因素(压差、流量系数、气固混合密度等)之间存在着复杂的非线性关系,给粉体的精确测量带来困难。利用人工神经网络优良的非线性映射能力,建立了一个基于BP网络固相质量流量软测量模型,并以实验数据为样本对网络进行训练,实现对固相质量流量的在线估计,与实验结果吻合较好,为稀相气力输送中固相质量流量在线测量提供了一种简单、可靠的新方法。

光电式籽棉质量流量传感器的试验研究

针对籽棉在管道中的输送过程,设计了一种光电式籽棉质量流量传感器,以实现籽棉质量流量的检测。在籽棉质量流量试验台上对该传感器进行了测试与研究,确定了籽棉质量流量和光电传感器输出信号的关系,发现二者的有非常良好的线性关系,并对二者进行了线性拟合,拟合度R2=0.99,表明该传感器是非常具有潜力的。

汽车用热线式空气流量传感器

利用热式空气流量传感器直接测量空气质量流量的特点,设计了一种应用于测量内燃机进气系统进气量的热线式空气流量传感器。通过对传感器输出信号进行温度补偿、放大及线性化处理,其输出电压与质量流量近似呈线性关系。试验结果表明:热线式空气流量传感器应用于汽车电喷系统中,可以为发动机提供准确的进气质量流量。

基于静电传感器的气固两相流质量流量测量方法的研究

固相微粒的体积浓度和平均速度是测量两相流质量流量的2个关键参数。本文研究了基于静电传感器的双参数法测量质量流量的新方法。对体积浓度的测量,首先通过对系统等效电路的分析及求解泊松方程并结合体积浓度与空间电荷密度的关系,建立了传感器输出电压与体积浓度之间的数学模型,而对固相速度的测量则采用了波形法,记录通过上、下游传感器的时间差,计算出固相速度。在得到固相体积浓度与速度的基础上,由质量流量的计算公式即可得到两相流的质量流量。

热膜式空气质量流量传感器块联模型结构辨识

同时利用稳态和动态校准数据,辨识了基于Hammerstein模型的热膜式空气质量流量(MAF)传感器的模型结构。在用多项式逼近静态非线性特性的基础上,动态线性环节分别选取带外生输入的自回归(ARX)模型、输出误差(OE)模型和Box-Jenkins(BJ)模型结构,采用交叉准则法进行参数估计和阶次选择,通过残差分析和仿真比较对模型进行检验。结果表明,用估计数据选择阶次时,最终预报误差(FPE)准则与最终输出误差(FOE)准则具有良好的一致性,基于预测误差法的2阶OE模型和BJ模型均可用于热膜式空气质量流量传感器Hammerstein模型动态线性环节的建模。

气固两相流速度及质量流量的静电测量法研究

介绍了一种气固两相流速度及质量流量的静电测量方法 ,实现了静电法在气固两相流速度及质量流量测量中的应用 .通过特殊设计的静电传感器系统 ,利用气固两相流中固相微粒的荷电信号直接测量两相流的速度和质量流量 .速度测量采用互相关分析的方法得到静电信号相移时间 ,计算出固相速度 ;通过实验确定静电传感器上静电信号电压有效值与已知两相流质量流量的关系 ,建立了系统电压 质量流量曲线 .实验结果表明 ,静电测量方法可准确跟踪并测量气固两相流的固相速度 ,实现两相流的在线无损检测 .

双直管科氏质量流量计传感器设计理论研究

本文针对科里奥利力质量流量计传感器的机械设计理论进行了深入广泛研究，给出了传感器相关参数计算式，并按本文给出的设计方法进行了试验考证。

粉体物料定量给料系统的研究与应用

介绍了一种适用于粉状物料连续累计计量的定量给料设备 ,由水平星轮转子给料机、天平转子称重机和控制系统组成 ,阐述了其结构组成、工作原理、特点及其应用。整个系统针对粉体供料过程中会出现的涌料。

谐振式科里奥利质量流量计

对谐振式科里奥利质量流量计的基本敏感机理进行了论述 .基于典型的U型管敏感结构 ,建立了谐振式直接质量流量计的数学模型 ,给出了检测质量流量的信号解算模型 ,设计了一种信号解算电路并研制了相应的样机 .实测结果表明 :所研制的信号检测电路的测量误差小于 0 .1 % ,具有一定的实用价值 ,为样机研制提供了具有一定参考意义的理论和实验研究结果 .

微量程段的热式气体质量流量传感器研制

研制了一种微量程段的热式气体质量流量传感器。传感器芯片通过微机电系统(MEMS)工艺制备,芯片包括上下游测温电阻器和环境电阻器,其中测温电阻器有4只,对称分布在芯片中央位置,构成惠斯通电桥,芯片工作中采用恒压模式驱动。当气体流过芯片表面时,会导致检测电桥不平衡,流量信号变化转换为相应的电压信号。通过实验标定了传感器的输出曲线并对传感器的精度进行了测试,测试结果表明:研制的传感器在流量0~5 m L/min的量程范围内,具有响应速度快、精度高的优点。