电压与增益联合调节的超声波流量计研制

超声波流量计作为无阻碍式的流量测量仪器,被广泛应用于供水、石油、化工以及电力等工业场合,超声波换能器驱动电路直接影响着超声波发射功率和接收信号。文中首先介绍了超声波流量计换能器驱动电压和回波信号增益可联合调节的设计方案,其次描述了该方案实现的硬件电路原理及软件控制流程,最后通过试验证明通过对换能器驱动电压及回波增益的联合调节,超声波流量计可在不同工况下采用不同驱动电压和回波增益,有效增加换能器驱动功率,保证回波信号的幅值大小,提高其信噪比,对减小超声波流量计的测量盲区、增加测量距离、提高测量精度与稳定性等方面均有重要作用。     

安信ZCL系列智能超声波流量计的理论模型及其信号处理技术

１引言在冶金、石油、化工、电力等工业企业及城市供水、排水、环保部门都需对管道中流过的水、油、污水等流体进行准确计量,而传统检测方法和涡轮、涡街、孔板、电磁等流量计都需将其传感部分安装在管内,并配一段安装管,这不但不便于安装维修,而且会引起流体的压力损失、泄漏等问题,尤其是对有毒、有腐蚀性、易爆及带放射性介质流体的测量显得很不适应。为此在管道外就准确可靠地测量管道中流量的超声波流量计应运而生。超声波流量计就如同一个小的雷达系统,所不同的只是测量信号由无线电波改为超声波信号,同时由于超声波流量计要测…     

基于分区测速原理的工业两相流体流量测量方法研究

通过对工业流体流速分布规律的分析,提出了基于分区测速原理的两相流体流量测量方法.该方法把整个流体的流通截面划分为若干个信息窗区域,根据超声波多普勒测速原理,采用一个换能器发射信号,多个换能器接收信号的方式测量各信息窗区域内流体的流速值,然后利用"加权积分法"得到流体的流量.侧重论述了工业流体的流速分布规律,分区流速测量原理,以及加权积分法流量计算方程.试验证明,该方法有效减小了因流体流速分布不均而产生的测量误差,提高了多普勒流量计的测量精度.     

超声波气体流量计检测精度影响因素分析

在天然气的管道运输过程中,提高气体流量测量的精度是提高运输效率、避免安全事故发生的关键技术。利用流体力学仿真（CFD）方法建立组合双弯管及变径管道模型,定量计算修正系数,对双声道超声波流量计结构和安装位置对于管道内气体速度场的影响进行研究。通过仿真得出超声波流量计的最优声道位置,并结合实验验证了仿真结果的可信性。模拟结果表明,双弯管和变径管与超声波流量计的安装位置至少为10D才能保证流体充分流动;通过修正系数随雷诺数的变化情况得出双声道超声波流量计的最优声道位置为距管道截面中心0.25D处。研究结论对于不同性质气体的流量检测同样适用,为工业中气体运输检测精度的提高以及超声波流量计的优化提供了依据。     

基于超声波流量计的换能器谐振频率测试

在不增加系统资源的情况下,通过流量计自身的软硬件资源与外部模拟测量信号的紧密结合,自动测试超声波换能器的最佳驱动频率,使得接收信号幅值最大,增强原始信号强度,提高了超声波换能器输出信号的信噪比,使测量结果更加可靠。     

超声波流量计中反射装置的声-固耦合分析

对超声波流量计中的反射装置进行有限元模拟计算,利用声-固耦合的方法将流体域内的声压和固体域中的结构变形联系起来。在流体域内求解Helmholtz方程,得到的声压作用于固体表面使得超声波反射装置受到载荷,而结构变形在固体边界的法向上产生结构化加速度。选取一款超声波流量计的反射装置并将其置于无限大空间中,通过一个球体对计算区域进行分割得到有限元计算区域,将超声波换能器简化为垂直入射计算区域的平面波。通过对硬边界、铝材料和不锈钢的模拟结果进行对比,分析3种情况下超声波传播过程中3条路径上的声压级变化,得出固体域的结构变形对超声波传播过程中声压分布产生影响;不锈钢材料宜作为反射装置的材料。     

高温型超声波探头的发明研究

本次发明的高温性超声波探头是一种适合高温下在线检测的超声波测量探头,主要特征包括支座、换能器腔体以及超声波换能器。超声波换能器连接在换能器腔体内,超声波换能器与支座之间有导波棒,导波棒前端与支座固定,后端与超声波换能器连接。导波棒包括密封腔、高温导波油,高温导波油充填在密封腔内。密封腔采用不锈钢材质,是一种更简单可靠进行高温下无损检测的超声波探头。     

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 m³/h～1.5 m³/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...     

基于STM32的超声波流量计硬件系统的设计

针对传统流量计在测量流体流速时存在安装繁琐、运输复杂等问题,设计了新型的基于多普勒法的超声波流量计。该系统以STM32为开发平台,主要设计了超声波发射电路、超声波接收电路、功率放大电路、回波信号处理及滤波电路、STM32最小系统及其外围电路等。为方便频移信号处理,提出了把回波信号解调到中频带20 k Hz上,这样提高了系统在低流速测量的精确度。采用FFT算法对系统采集的频移信号进行频谱分析,最终根据计算的频移值来确定流体的流速。实际结果表明,该系统尤其适用于大管径流量测量且测量精确度较高,误差在5%之内,具有安装、运输便捷等一系列优点。     

外夹式超声波流量计原理及应用

本文介绍了超声波流量计的基本测量原理。从实际应用出发,概括了外夹式超声波流量计的选型和安装中的注意事项。研发的难点,以及国内外外夹式超声波流量计的现状。     

提高小管径频差法超声波流量计测量准确度的数理分析

本文对影响小管径频差法超声波流量计测量准确度的多种因素进行数理分析。在此基础上作者结合多年研制该流量计的实际经验,提出提高测量准确度的声速温漂补偿法、换能器的V型安装法、高准确度的计时法等措施     

超声波气体流量计的管道模型仿真和误差分析

为满足不断发展的超声波气体流量计测量精度的需要,改进传感器的设计精度和有效降低安装测试及样机调试成本,针对制约超声波气体流量计测量精度主要误差源之一的管道流场分析问题,结合计算机建模数值仿真技术及实验技术对其流场设计参数以及弯管安装条件等对超声波测量误差产生原因进行定量分析.理论研究和仿真实验结果表明,可以量化分析气体超声波流量计流场误差产生的原因、范围,并通过限定流场修止系数更有效地降低其测量误差,这项研究对该超声波气体流量计的优化设计和工程应用具有一定的指导意义.     

三峡机组压力钢管测流系统探讨

三峡电站为满足计量需要,共安装6套超声波流量计,用于测量机组压力钢管实时流量,本文就超声波流量计原理及使用情况进行探讨。     

超低功耗、高精度矿用超声波气体流量计系统研究

针对传统超声波流量计测量精度低、功耗偏高等问题,对流量测量原理、低压驱动换能器、信号接收发送、系统功耗等方面进行了研究,提出了基于时差法的测量电路、前端激励信号驱动放大电路以及后端信号处理电路的具体实现方案,同时归纳了流量测量精度和系统功耗的影响因素,提出了相应针对措施,设计了一种以超低功耗单片机EFM32和高精度时间测量芯片TDC-GP22为核心元件的新型超声波流量计,利用流量标定装置对该新型超声波流量计进行了标定实验。研究结果表明,该新型超声波流量计能实时采集气体流量、浓度、气压和温度等参数,且测量精度较高、功耗极低,有一定的实际推广应用价值。     

基于DSP的高精度超声波流量控制系统

传统的流量计无法满足高精度检测的要求,文中介绍了一种基于DSP的高精度超声波流量控制系统.该系统利用时差法原理,由DSP控制超声波传感器的换能器A、B分别发射和接收超声波信号,并通过软件计收发过程的时间差,从而计算出流量.实验证明:测量精度可达到2%.     

超声波流量计的使用与维护

超声波流量计是利用时差法测量技术测量流量,适用大口径管道流量测量。探头安装方式常用的有V法和Z法。超声波流量计在使用过程中大概有电路硬件故障和测量方面的故障,根据故障现象作相应的处理。     

超声波测流技术和超声波流量计的应用

本文总结了超声波流量计测量技术的重点和难点,从仪表性能和测量的经济性、实用性等方面总结了超声波流量计应用的原则,对使用中如何选位、安装、维护提出了具体的建议。     

高精度超声波流量计的设计

超声波时差法是流量计量的常用方法，通过测量超声波在流体中顺流、逆流传播的时差来计算流量。本文讨论了一种时差法超声波流量计KH-5的设计方法，给出了流量计的电路结构，详细论述了超声波发射/接收、调理电路的工作原理。文中描述了高精度时差算法的原理及程序设计方法，讨论了流量的算法及各种扩展应用。经计量标定，KH-5可以达到0.5级的精度。在计量应用中，可以在热力站、工厂车间等场景的工况下正常工作，计量稳定可靠。     

质量流量计现场使用计量误差分析

流体的体积是流体温度和压力的函数,是一个因变量,而流体的质量是一个不随时间、空间温度、压力的变化而变化的量.如前所述,常用的流量计中,如孔板流量计、涡轮流量计、电磁流量计、转子流量计、超声波流量计等的流量测量值是流体的体积流量.在科学研究、生产过程控制、质量管理、经济核算和贸易交接等活动中所涉及的流体量一般多为质量,采...     

超声波流量计及其在测量中应注意的几个问题

简要介绍了速度差法超声波流量计测量原理,安装方法及安装中应注意的问题.