基于双声道的低压超声气体流量计数据融合方法

针对双声道的超声流量测量计测量低压中小管径流量时,超声波信号在低压气体中衰减大、信噪比低,导致某一声道的测量数据产生较大误差或错误,从而降低超声气体流量计测量的准确性和稳定性的问题,提出了一种时差法的双声道超声流量计数据融合方法。该方法首先对单一声道的时差数据进行粗大误差剔除和流量计算后,然后对数据进行预估处理获得流量状态,最后采用改进的卡尔曼融合方法计算管道内的平均流量,从而实现双声道气体超声流量计的数据融合和故障的判断。实验证明该方法的测量相对误差和重复性分别为-0.58%和0.21%。     

高精度超声波流量计温度压力补偿方法的探讨

高精度超声波流量计使用时因温度和压力引起的管道应变不仅要考虑管道截面积的变化还要考虑声道长度的变化对其造成的影响。本文针对飞行时差法超声波流量计流量测量时温度压力的补偿计算进行了系统分析,给出了在保证测量精度情况下的简化实用的实时补偿计算方法。     

四声道超声波气体流量计自动增益控制电路设计

随着国民经济的迅速发展,冶金、化工等各部门对气体大流量的准确测量要求日益迫切。为了满足气体流量测量准确度不断提高的要求,超声波气体流量计被广泛应用于气体流量的检测与标定中。在超声波气体流量计的测量方法中应用最广泛的是时差法．时差法超声波气体流量计是通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播时间之差来计算气体流速的,它具有准确度高、非接触测量、宽量程、无压力损失、安装使用简单等特点,     

超声波流量计在湿气中的应用

永唐秦输气管道计量分输站场使用的是由FMC公司生产的MPU1200型号六声道气体超声波流量计,管道内存有大量的液体水,液态水不规则地分布在各个管段,经过了一年的生产运行,根据水露点的饱和度测试结果判断,无论是在夏季还是在冬季极端的气候下,MPU1200型号六声道气体超声波流量计都可在湿气的环境下工作,表明六声道气体超声...     

基于静态峰值分布的超声波回波信号检测方法研究

超声波气体流量计在气体流量计量方面具有独特的优势而被广泛应用,然而超声波信号在管道内传播,受流速、噪声等因素的影响,超声波回波信号幅值会发生衰减,造成回波信号定位错误导致严重的计量误差。尤其在高流速情况下,使用常用的方法很难确定特征点,导致测量到错误的结果。为此,研究超声回波信号的峰值特性,提出一种基于归一化静态峰值分布的超声波回波信号的超声气体流量计数字信号处理方法。在静态条件下对超声回波信号进行归一化,提取超声波回波信号峰值分布得到静态峰值参考波。在动态条件下,判断回波信号峰值的与静态峰值参考波的对应关系,确定特征点后计算超声波传播时间。该数字信号处理方法在以MSP430微控制器为核心的数字系统中实现,并进行气体流量标定实验,可验证该方法和所开发的数字系统的有效性。     

三声道燃油超声波流量计内部流场数值研究

针对三声道燃油超声波流量计圆截面多弯曲管道,基于不可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程建立流量计管道内计算流体动力学仿真模型。使用重整化群k-ε湍流模型、有限容积法和结构化网络进行离散化,并在近壁区采用标准的壁面函数法修正,完成对三声道燃油超声波流量计的管道内部湍流的数值模拟。数值研究结果表明,在8种不同进口速度条件下,3个声道的流场沿中心线均是不均匀分布;H-H声道流场变化最大,P-P声道流场最平稳;P-P声道测量精度最好,而H-H声道测量精度最差。     

基于层流流量计的多组分气体流量测量与补偿算法研究

本文选取气体层流流量计用于多组分气体的流量测量研究,在分析组分变化对层流流量计输出信号影响的基础上提出了组分补偿算法。实验结果表明该方法能有效补偿混合气体组分变化对流量计输出信号的影响。     

基于可变阈值和过零检测的四声道气体超声波流量变送器

针对四声道气体超声波流量计,提出基于可变阈值和过零检测的数字信号处理方法,快速、准确定位回波信号,提高系统抗干扰能力。设计了集中采集-集中处理数据的工作模式和双发双收的收发方式,采用FPGA和DSP双核架构,研制了四声道气体超声波流量变送器。利用FPGA擅长并行处理和复杂逻辑控制的优势,实现换能器双发双收、高速DAC和ADC的驱动控制以及数据存储,完成信号的集中采集;利用DSP擅长数字信号处理的优势,实时实现数字信号处理方法,完成信号的集中处理。气体流量标定实验结果表明:研制的四声道气体超声波流量计满足0.5级精度相关技术指标的要求。     

6 种典型流场中超声流量计校准系数随企业污染源烟气排放量变化研究

采用计算流体力学方法,对6种典型流场中超声流量计校准系数随企业污染源烟气不同流速变化的规律进行研究。分析不同负荷下超声流量计校准系数相对标准偏差在不同声道角度、管道直径、声道布置形式、上游直管段长度、管道形式时的变化规律。通过国家烟道流量计量标准装置进行实验验证,验证结果表明:不同负荷下校准系数相对标准偏差均未超过1%,且可以通过单负荷校准实现对烟道超声流量计的校准。     

湿度对皂膜流量计计量特性的影响研究

皂膜流量计是开展环境监测工作的重要计量器具。为满足环境监测用流量装置低压试验微小气体流量的有效溯源,减小气体湿度对皂膜流量计流量精确测量的影响,提升微小气体流量量值传递的可靠性,分析了皂膜流量计的工作特性,给出了皂膜流量计的微小气体流量湿度修正计算方法。基于中国计量科学研究院的微小气体流量标准装置进行了实验验证,结果表明该湿度修正计算方法可以有效降低湿度对皂膜流量计计量特性的影响。     

基于收缩流动的气体超声流量计声道稀疏化及测量方法

为了提高低声道数超声流量计的准确度水平,在传统超声流量计的基础上设计了一种具有收缩流动结构的低声道数超声流量计。采用数值模拟研究了渐缩管中收缩流动的流场特征,确定了渐缩管的几何参数及超声探头的安装方式。通过空气实流实验,研究了单声道及双声道在收缩流动条件下流量计量的基本特性。在流量范围27~432m3/h,管径范围100~150mm进行了实验验证。结果表明:收缩流动的数值模拟结果与理论模型相吻合,当渐缩管的收缩比由2增大为6,被测流场均匀区占比显著增大;当收缩比固定不变时,随着流量的增大,边界层厚度显著降低。通过实流实验比较不同结构和配置超声流量计的测量结果,发现单声道收缩管超声流量计的准确度水平显著优于传统单声道气体超声流量计,与传统双声道气体超声流量计的准确度水平相当。     

基于动态可变阈值的低功耗单声道气体超声波流量计

为克服气体涡轮流量计存在压损和需定期校准的缺点,研制了耐高压低功耗单声道气体超声波流量计.针对换能器因阻抗不匹配造成的回波信号质量差的问题,分析了回波信号的特征,提出了动态可变阈值和过零检测的数字信号处理方法.该方法可精准定位回波信号特征点.研制了以STM32为核心的低功耗气体超声波流量变送器.变送器采用了新的激励方式...     

天然气能量测量不确定度评定

文中以天然气长输管道中超声流量计计量系统为例,通过分析系统配套的超声流量计、温度变送器、压力变送器、流量计算机以及在线气相色谱仪等计量器具对能量测得值不确定度的贡献,分别对其引入的不确定度进行了探讨,分析了能量测量的不确定度评定方法。     

烟气超声流量计时间测量准确度校准方法研究

大口径气体超声波流量计广泛应用于烟道排放监测和工业控制等领域。超声波流量计的传播时间测量准确度校准是非实流校准的重要环节,通过建立超声波流量计时间测量准确度校准装置,实现对大口径气体超声流量计传播时间的非实流校准。该文首先提出3种不同的超声流量计传播时间校准方法,分析不同方法的影响因素,其次通过改变探头间距离,对不同探头间距时超声波流量计传播时间的测量误差进行校准。试验结果表明:超声波流量计传播时间的测量误差随距离变化,并确定利用标准声速对超声波流量计传播时间进行修正的方法更为准确,测量结果不确定度为0.2%。     

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30~1200m³/h。     

新型高精度超声波流量计的设计

文章报导了一种新型高精度超声波流量计的系统设计。利用传统流量计的原理，结合目前先进的可偏程逻辑器件(CPLD)设计和高频电路设计技术，针对高精度、宽量程的要求，设计出具有数字自动增益控制(AGC)系统、自动纠错系统、高频计数系统的新型超声波流量计，它具有主从处理器并行工作结构和多种输出方式，可为多种工业输出标准提供接口。文章给出了该系统在实验室和工业环境中测试的结果。     

多通道超声波气体流量计的数学模型

在超声波气体流量计的实际测量中,多种不同因素引起流量测量的误差,其中流场分布是引起误差一个很重要的原因。采用多通道流量计可以较好地克服这一影响。但由于流体具有粘滞性,管道截面上不同半径处的流体速度各不相同,所以声通道测量的流体平均流速与实际管道中流体的面平均流速仍存在差异。对多通道超声波气体流量计的数学模型进行了研究,通过理论计算多通道超声流量计各通道的动力校正因子及权系数,由测得的若干超声传播路径上的线平均流速计算得到面平均流速,从而提高流量的测量精度。并将此应用于研制的四通道流量计中,进行了实验验证。     

DN100mm小口径超声波气体流量计的研制与标定

文章简要介绍了速差法DN100mm小口径超声波气体流量计的原理、性能,利用涡轮流量计进行标定的原理、过程及测量结果。表明DN100mm超声波气体流量计在0.35m/s～14m/s的流速范围内的均方误差可达到±1.1%。     

High-rangeability ultrasonic gas flowmeter for monitoring flare gas

A transit-time ultrasonic gas flowmeter for high-rangeability requirements, such as those encountered in flare-gas flow-metering, is presented. The concept of ray rescue angle for the orientation of the ultrasonic transducers in single-beam transit-time ultrasonic flowmeters is introduced to overcome the problem of ultrasonic beam drift in high-velocity flows. To overcome problems associated with noise at high velocities, a chirp signal is used. To preserve the accuracy of the meter at low velocities near zero flow, a combination of chirp and continuous-wave signals is used to interrogate the flow. Overall system performance is presented, based on results from extensive wind-tunnel tests.