基于微处理器的数字超声波流量计

研究设计了一种以微计算机处理器为核心，根据时差法原理来测量流量的数字超声波流量计，该数字超声波流量计具有测量精度高、测量范围大、工作稳定可靠的特点。具体的实现过程是利用信号相关的数字处理方法计算出超声波在流体中的上行信号和下行信号的时间差，从而可换算出所测量的流量值。实验结果显示，这种数字超声波流量计能达到很高的精度。随着数字处理技术和处理器件的发展，数字超声波流量计将具有越来越大的优势。     

超声波气体流量计反馈回路的最优算法研究

为了实现气体超声波流量计对数据检测准确及稳定的目的,引入先进的控制优化技术进行了超声波气体流量测量原理、自动控制最优反馈回路算法、去除高频和低频噪声等研究,得出了超声波在顺流和逆流情况下运动时间差来确定模型并计算气体流量结论。根据传播速度差、波束位移、多普勒等方法,在实验中提出了仿真信号波形对比可视化展示和误差对比分析来测试不同工况下的流量,成功解决了气体超声流量计的信号检测问题,有效克服传统流量计的缺陷,提高超声波流量计测量精度,运行稳定可靠,为相关企业在管道内气体检测计量工作提供强大的数据支持体系,取得了良好的效果,对打破国外少数厂家技术垄断,填补气体超声波流量计方面的技术装备空白具有重要意义。     

基于自适应阈值的超声波气体流量计设计

超声波渡越时间的准确测量是提高超声波气体流量计测量精度的关键。为了避免超声波接收波形幅值抖动引起渡越时间测量出现较大误差,对超声波接收信号处理的硬件电路和软件算法进行了研究。设计了多级滤波放大电路和自动增益控制电路,用于提高超声波接收信号的信噪比和稳定幅值;提出了基于自适应阈值的超声波渡越时间检测方法,根据历史接收波形局部峰值的平均扰动,预测得到新阈值并用于下一周期的渡越时间测量。相对于传统阈值法,自适应阈值法具有更好的抗干扰能力。在音速喷嘴气体流量标准装置上进行了流量标定试验。试验结果证明,该方法具有较高的测量精度和重复性。自适应阈值法不仅适用于超声波流量计,而且可以推广应用于超声波测距和风速风向测量。     

基于TDC-GP22的超声波渡越时间测量方法研究

介绍了采用TDC-GP22用于超声波气体流量计信号接收和渡越时间(TOF)检测的实现方法。针对超声波信号接收电路,设计了带通滤波放大电路进行噪声抑制和放大处理,采用高速模数转换器(ADC)和数字电位器设计了增益控制电路,实现了对超声波接收信号的自动增益控制(AGC);针对超声波渡越时间检测,设计了阈值比较电路和高精度TDC-GP22时间检测电路。利用噪声阈值门限对TDC-GP22进行动态使能,避免了噪声引起的误检测。在音速喷嘴气体流量标准装置上进行了流量标定试验,试验结果证明了本测量系统具有良好的测量精度和测量稳定性。     

极性相关算法在超声波流量计中的研究

针对超声波气体流量计中采用传统相关算法计算相关函数时,在存储数据、计算过程、运算速度等方面的问题,严重影响了流量计的测量精度和实时性;若要提高相关流量测量的实时性与实用性,必须寻求更快的算法;简要介绍了应用于超声波流量计中的极性相关算法,并且给出了将信号极性化的方法;通过MATLAB仿真证明极性相关算法的可行性;最后通过实验验证极性相关算法可以保证流量计的测量精度,提高系统的实时性;该系统计算相关函数的时间缩短为传统算法的1/20,效果比较明显。     

基于超声波时差法的管道流量测定仪设计

煤矿现有抽采管道使用传统瓦斯流量计存在易产生堵塞故障等问题,基于超声波时差法的流量计测量精度高、测量结果重复性好,但不适用于瓦斯抽采管道流量测量,并且需要单独设计超声波驱动电路和信号处理电路,实现难度较大。针对煤矿瓦斯抽采管道的特点,设计了一种基于超声波时差法的管道流量测定仪。在固定的传播距离下,超声波换能器发出的超声波在流体中的传播时间与气体的流速呈函数关系,而流速与管道截面积的乘积即为流量,从而间接得到管道气体流量。该管道流量测定仪以低功耗微处理器STM32F103为核心控制元件,在时间数字转换芯片MAX35104内部通过自动差分飞行时间测量法计算超声波顺逆流传播时间,根据传播时间计算气体流速、瞬时流量和累计流量。测试结果表明,基于超声波时差法的管道流量测定仪的最大绝对误差为0.15 m/s,最大重复性误差为0.17%,符合JJG 1030—2007《超声流量计检定规程》中2级精度要求,同时也满足MT 448—2008《矿用风速传感器》中对超声波式风速传感器基本误差的要求。     

新型超声波气体流量计

介绍了一种高精度、高抗干扰性、价格低廉、操作简便的超声波气体流量计.通过测量超声波脉冲沿顺、逆流两个方向上声波传播时间不同来测量气体的流速和流量的新技术.本设计使用高精度数字计时电路,计时精度达到皮秒级.     

宽量程的气体超声测量

研究了一种针对管径和流量变化范围大的气体的超声流量测量系统的设计。利用传统流量计的原理．结合微弱信号处理技术和目前先进的CPLD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AGC自动增益控制和纠错系统、高频计数系统在内的新型气体超声波流量计，它还具有主从处理器并行工作结构和多种输出方式。最后给出了该系统在实验室环境中测试的结果。     

基于高精度时差法的气体超声流量计研究

针对气体超声流量计在测量中存在回波信号衰减大、波形易受工况影响的问题,提出了一种基于高精度时差的气体超声流量测量方法。该方法首先通过相似度评估回波信号,对回波信号特征点进行准确定位,进而获取飞行时间差的粗测量值,其次选取特定回波波形进行互相关法计算获得时差的细测量值,最后对两次测量结果相加得到高精度时差,从而实现高精度的流量测量。不同压力下的声速测量实验表明该方法在100 kPa至500 kPa范围内可准确测量飞行时间和时差。气体流量计样机的流量测量误差小于1%,重复性优于0.2%,并在大流量下与传统阈值法相比具有更高的准确性和更优的重复性。     

基于P89LPC954单片机的八路四声道超声波流量计测量电路设计

该文介绍了超声波流量计的工作原理,着重描述了该超声波流量计测控系统的结构及其八路四声道测量电路设计。该系统以P89LPC954单片机为核心,其外围电路模块主要包括超声波信号的发射与接收、模拟开关、峰值采样、D／A转换、自动增益控制、显示等。此外,还包括FPGA数据传输及数据分析等功能。应用程序采用模块化编程模式,以方便升级和调试。该流量计主要应用于超声波气体流量测量,实验结果表明,其电路工作稳定,测量精度较高。     

采用频谱分析技术的多普勒超声波流量计的研究

超声多普勒流量计在流量测量、企业管理及流量监测与控制中具有广阔的应用前景,但目前大部分流量计仍使用过零检测法,精度不高。本文从理论上介绍了采用频谱分析法消除了理论上的误差,提高了测量精度。同时介绍了硬件电路电路、软件处理及试验结果。     

石油化工行业流量仪表选型初探

结合作者多年从事石化行业流量仪表应用的实践,阐述了流量计选型的基本原则与方法,并对诸如地下大口径流量测量、小流量低压瓦斯流量测量以及液化石油气的流量测量等难以解决的问题,提出了较为实用的选型技术。     

抑制气体超声波流量计零点漂移的互易性电路设计

针对气体超声波流量计信号衰减严重、干扰较大的问题,设计了一种适用于气体超声波流量计的互易性收发电路,以消除零点漂移现象提高流量计的测量准确度.换能器配对实验和温度实验表明:互易性测量系统显著改善了流量计的零点漂移问题,并具有良好的测量稳定性.     

涡街流量计的研究

涡街流量计是目前发展势头十分良好的流量计,在管道流量测量中得到广泛应用,并已跻身通用流量计之列.但涡街流量计尚属发展中流量计,其理论基础和实践经验较薄弱,在使用中,还会出现一些预想不到的问题.为解决这些问题,国内外科研工作者进行了大量的研究工作,并取得了一定进展.从涡街流量计中旋涡分离、涡街发生体形状、涡街信号检测方法及涡街信号分析和处理几方面对国内外研究现状进行了综述,指出研究中存在的难点及今后的研究方向,并提出一种利用涡街原理的新质量流量测量方法.     

威力巴流量计在煤矿管道瓦斯流量计量中的应用

针对煤矿管道瓦斯流量计如V锥流量计、孔板流量计及超声波流量计存在安装复杂、测量精度低、永久性压力损失大等问题,介绍了一种基于差压测量原理的威力巴流量计在煤矿管道瓦斯流量计量中的应用;给出了威力巴流量计测量原理和性能特点,指出与其他均速管流量计相比,威力巴流量计的防堵性能最优。实验室和现场测试结果表明,威力巴流量计具有测量准确、结构简单和低压力损失的特点,适用于煤矿管道瓦斯流量的检测。     

利用管壁差压检测涡街流量信号的研究

现有涡街流量计传感器系统结构复杂,容易干扰旋涡尾流,需要离线维修和更换,对连续生产过程十分不利.根据涡街流量计的基本原理,提出了在管壁上安装差压传感器,通过检测旋涡发生体后管壁处的差压信号的频率来检测涡街流量信号的新方法.实验结果表明,这种方法不仅具有原理简单,准确度较高,工作可靠,成本低,抗干扰性较强,在一般工业测量中易实现等特点,而且能够简化涡街流量计传感器系统,消除传感器对尾流的影响,实现传感器在线维修和更换.     

差压式流量计干气体流量检测示值修正关系图

节流装置前后产生的差压决定于流过节流装置的气体工作状态参数。在推导示值修正公式时应注意三种工作状态流量：设计状态流量，即人为设定的工作状态流量；流过节流装置的工作状态流量，即管道中的实物流量；检测出的工作状态流量，即检测出未修正的差压代表流量，该流量是三者中最为关键的。应用图解法分析了差压式流量计干气体流量检测与示值修正公式。该公式也可用于喷嘴、文丘利管、阿牛巴、威力巴、弯头等差压式流量计示值的修正。