多声道气体超声流量测量动态数据提取与分析

气体超声波流量计研制中,准确定位每个声道正程和逆程收到的回波信号特征点,是精确测量得到该方向传播时间以及通过计算各声道时间差精确得到气体流量值的关键。提出了提取与分析气体超声流量计动态调试数据的方法,获取了回波信号各峰的归一化幅值数据;比较其归一化系数差值,得出最大差值所在的相邻峰为特征峰,两特征峰之间的上升过零点为到达时间阈值点,根据确定的阈值点得到精确的传播时间值。通过Python完成对原始数据的提取和分离并整理到Excel文件中,通过Excel将归一化幅值数据转换为散点图并加以分析,从而快速准确地获取阈值点,进而定位回波信号特征点。通过该方法设定阈值参数的DN50型双声道气体超声流量计,实验证明,所研究的DN50型双声道气体超声流量计能满足气体超声流量计检定规程中对1.0级仪表精度的要求。

超声导波焊缝检测中阵列式传感器的信号融合方式研究

针对超声导波焊缝检测中阵列式传感器信号融合的问题,文中根据特征导波在焊缝结构中的传播原理,提出了分时激励的方法对阵列中不同激励单元激励出的信号进行叠加。通过ABAQUS有限元分析软件仿真了不同数量激励晶片组成的传感器阵列直接激励出的检测信号和使用分时激励后激励出的检测信号,并发现多个激励晶片会导致检测信号产生波形杂乱和不规则等现象;而分时激励的方法则减少了信号混杂的情况,且检测信号的能量可以随着激励晶片数量的增加而稳定增加,信号叠加效果更加理想。

基于超声回波能量峰值点拟合的气体超声波流量计信号处理方法

针对气体超声波流量计信号处理中难以找到稳定特征点的问题,从回波信号能量的角度出发,研究了回波信号能量的变化规律。回波能量信号轮廓的上升段中间部分比较稳定且中间部分包络线斜率相对较大,近似一条直线。因此,提出一种基于回波能量峰值点拟合的信号处理方法,即连接回波能量信号上升段相邻的峰值点并求得各连线的斜率,选取斜率较大的4条连线作为特征直线,将这4条特征直线对应的右端点作为特征峰值点,并拟合成一条直线,以该直线与x轴的交点作为特征点,从而计算出超声波的传播时间。在基于FPGA和DSP的双核心系统上实时实现该信号处理方法,并在国家认可的检测机构进行标定实验,结果表明:基于回波能量峰值点拟合信号处理方法的双声道气体超声波流量计系统达到1级精度,可测流量范围为30~1200m^(3)/h。

煤矿智能化开采煤岩识别技术综述

加快煤炭产业链的智能化发展是当前环境下保证煤炭稳定供给的重心,而煤岩识别是实现煤矿智能化建设,提高煤层探测、智能开采、快速分选精度和效率的关键技术,因此,开展了煤岩高效识别技术方法的综述研究。首先根据使用工况不同,将煤岩识别统筹为接触式识别与非接触式识别,根据技术类别将现有识别技术归类为过程信号监测、红外热成像、图像特征、反射光谱、超声波探测、电磁波探测,从识别机理和技术原理方面进行了详细的介绍,并列举了典型特征下的煤岩差异。其次综合阐述了各种识别技术的研究现状,总结出工程实际中的煤岩识别技术应用现状;从理论技术研究、工况环境影响、煤岩特征3方面建立了不同识别技术的局限度评价表,超声波、电磁波探测技术局限度最低,红外成像识别技术局限度最高,其中工况环境对红外成像识别局限最明显,煤岩特征对反射光谱识别和过程信号监测识别局限最明显。基于上述局限度,对未来煤岩识别的研究重点提出4点建议:煤岩特征信息的深层挖掘,复杂多变环境的影响机理研究,物理属性相近的煤岩识别新方法,综合地质条件的煤岩识别方法适用性研究,为我国煤岩识别技术发展、煤矿智能化建设提供理论指导。

气体超声流量计回波信号的自适应阈值法研究

时差法超声波流量计常采用双阈值法确定特征点,测量到达特征点时间,从而计算渡越时间。相比于单阈值法,双阈值法一定程度上提高了流量计的准确性,然而超声回波信号在传播时易受到温度、压力以及换能器特性的影响,导致双阈值法在一定工况下特征点产生错误判断。针对此问题,提出了一种自适应的双阈值方法并设计硬件电路。该方法可在较低的采样频率下获得回波信号各个波峰幅值,实时更新第一阈值,判断特征点是否一致并进行自动补偿,从而提高渡越时间的测量精度。最终实验结果表明,与传统双阈值法相比该方法具有较好的适应性和计量特性。

基于波形峰值检测的超声波流量计

针对超声波流量测量中回波信号难以精确定位的问题,提出了基于最大峰值检测的回波定位方法。对回波采样信号进行正向和反向滤波后,根据采样数据定位正常波形的零点位置;通过邻域点与峰值比较,判断波形质量与最大峰值的位置,以此定位回波信号的起始点。在基于数字信号处理器(DSP)与现场可编程门阵列(FPGA)双核心的超声波流量计系统上,进行了流量测量实验,通过标准表的实验数据对流量计进行流速校准。通过不同流速的流量测量实验,具有较低的引用误差与测量重复性。适用于管道内气体流量的测量。

基于高速AD的信号分析在超声波流量计上的应用

TDC(MAX35101)是美信公司生产的一款针对于水表和热表领域的超声波流量测量芯片。基于该芯片的超声波流量计虽然测量精度很高,但是抗干扰能力弱,超声波信号易受环境干扰导致流量测量错误。以高精度时间测量芯片TDC和高速AD转换芯片为基础,通过AD模块对超声波信号进行采集,并分析信号质量,获取信号的首波特征,再利用提出的首波错波矫正技术,辅助TDC进行测量,对结果进行正确的矫正,以此增强系统的稳定性和抗干扰能力。最后通过理论分析和样机的实验数据验证了提出技术的有效性。

新型高声强高可靠超声波管道清洗机与模块化电源的应用

本文介绍新型高声强高可靠超声波管道清洗机的组成与清洗原理,并对作为超声波信号发生器的模块化高频大功率开关电源的设计方案作一分析。本文还阐明模块PF-1000 A-360and IPM-4M的特点与应用方法。