新型均速管涡街流量传感器的测量特性研究

本文提出了新型均速管涡街流量传感器,实现差压与频率信号的双参数测量,并根据涡街信号的不同采集方式分为压 电式和差压式两种类型。 对两种一体化流量传感器的结构、原理以及信号采集方式进行了设计和阐述,并对其测量特性进行对 比分析。 结果表明,采用差压式流量传感器与经验小波变换(EWT)相结合,能将量程比由 10:1 拓宽至 140:1。 单相气最大测 量误差绝对值由 1. 46%减小至 0. 49%,重复性由 0. 17%降至 0. 05%,水流量最大测量误差绝对值也实现了从 1. 00%下降至 0. 49%,重复性低于 0. 07%。 与压电式流量传感器相比,差压式均速管涡街流量传感器在测量精度及测量范围中具有一定的应 用优势,为湿蒸汽测量提供了一种新思路。     

卫星温度传感器的高可靠性封装

针对卫星在轨温度实时监测对传感器可靠性的要求,提出了一种采用金属基底与陶瓷片结合的光纤光栅温度传感器封装结构和工艺。将光纤光栅弯曲为C字型并粘贴固定于陶瓷薄片上,以避免陶瓷材料热应变引起光栅产生轴向应变影响温度测量精度,陶瓷片用导热胶及硅胶固定于金属槽内,保障其牢固性并良好导热,同时进一步隔离被测部件机械变形及热变形对光栅的影响。地面实验采用恒温水浴槽进行模拟,对不同温度下传感器的反射波长与温度骤变时传感器的响应时间进行标定,并在轨测量了卫星运行时帆板的温度变化过程。结果表明,传感器在满足温度灵敏度、响应速度的同时,满足了卫星温度监测对传感器可靠性的要求。     

基于声发射技术和小波变换的气-液两相流动噪声特性研究

使用声发射技术对气-液两相流水平管路流动噪声信号进行检测,对采集到的一维时间序列进行小波分解,从流动噪声的角度研究了水平管路气-液两相流分层流向环状流过渡的多尺度能量特征。多尺度能量特征的研究表明分层流和环状流及其过渡状态在流动噪声的声发射能量分布上有着明显的区别。得到的流型转换的数字特征与试验中观察到的流型及其转换阶段是一致的。管道多相流声发射信号能够在多尺度能量分布上表现出两相流系统的复杂性。从而从一个新的角度研究了气-液两相流型转换的特性,为揭示气-液两相流动机理提供了新的手段。     

基于声发射技术的垂直管气液两相流动检测方法

声发射(AE)作为一种无损检测手段,用于气液两相流的测量具有非侵入式、测量不破坏被测管道及流场分布,信号强、灵敏度高等优点。利用声发射技术在河北大学垂直管气液两相流管道上进行了大量实验,运用现代信息数据处理方法对气液两相流垂直管道流型特征参数进行了提取。分析结果表明利用声发射手段提取出的流型特征参数可以反映出典型流型下的动力学特征。垂直管道中,泡状流、弹状流、环状流以及过渡状态下的乳沫状流在时域和频域信号中有着明显区别,小波能量和小波包分解后的信息熵的值也存在较大的差异性,从另一角度验证了在不同流型下两相流体在管道内部不同的运动状态,利用模式识别的思想,对垂直管4种典型流型进行了流型识别,取得了较好的效果,研究结果表明声发射技术可以作为一种技术手段用于气液两相流流动的检测。     

基于近红外技术的气液两相流检测装置

两相流的研究具有非常重要的意义,对其的研究方法和手段也非常多。基于多相流实验平台,采用波长为980 nm激光二极管和硅光电二极管,对水平流向的分层流、泡状流、环状流和垂直流向的弹状流、泡状流、环状流和乳沫状流流型分别进行了实时在线的探测,取得了显著的效果。由于近红外在气液中的吸收系数差别很大,同时受气液界面影响明显,所以能够很好地反映气液界面的波动情况,能够实时在线反应出不同的流型,为气液两相流其他的参数的检测奠定了基础。     

基于PLC的小型高精度多相流实验装置测控系统设计

设计了1套小型高精度油气水三相流实验装置,重点讨论该装置的测控系统设计及实现。通过比较可编程控制器(programmable logic controller,PLC)以及单片机测控系统的特性,选择PLC为基础构件测控系统硬件,分析了输入输出设备的数量和性质,根据系统的I/O点数和估算的内存字数的要求,选择了西门子S7-224XP CPU,其程序存储器和数据存储器较大,内置集成了2AI/1AO,2个RS485通信端口,设计了数据采集及PID闭环流量控制等功能,可以实现油气水三相流实验室装置的自动控制,用户在由VB编写的上位机上输入理想的流量值,经过PLC程序运算经模拟量模块输出来控制电动调节阀的开度至达到理想流量。     

双悬臂梁结构的光纤光栅位移传感器设计

为克服现有光纤光栅位移传感器设计中存在的温度—位移交叉影响、悬臂梁易产生横向偏移等对测量精度的不利影响,提出了一种温度解耦的双悬臂梁式光纤光栅位移传感器。推导传感器的位移测量原理并进行有限元仿真分析,得出梁挠度与位移变化成线性关系。通过对比双悬臂梁不同位置处光纤光栅组合测位移的线性度、灵敏度和重复性误差,结果表明:采用双悬臂梁上表面双向拉伸光栅测量位移时,效果最佳;所设计的光纤光栅位移传感器最大量程可达55mm,灵敏度可达47. 3035pm/mm,最大重复性误差仅为0. 491%,在结构健康监测中具有良好的应用前景。     

基于声发射技术的垂直管气液两相流动检测方法

声发射（AE）作为一种无损检测手段,用于气液两相流的测量具有非侵入式、测量不破坏被测管道及流场分布,信号强、灵敏度高等优点。利用声发射技术在河北大学垂直管气液两相流管道上进行了大量实验,运用现代信息数据处理方法对气液两相流垂直管道流型特征参数进行了提取。分析结果表明利用声发射手段提取出的流型特征参数可以反映出典型流型下的动力学特征。垂直管道中,泡状流、弹状流、环状流以及过渡状态下的乳沫状流在时域和频域信号中有着明显区别,小波能量和小波包分解后的信息熵的值也存在较大的差异性,从另一角度验证了在不同流型下两相流体在管道内部不同的运动状态,利用模式识别的思想,对垂直管4种典型流型进行了流型识别,取得了较好的效果,研究结果表明声发射技术可以作为一种技术手段用于气液两相流流动的检测。     

基于共视法的电压源远程校准方法及一致性评价研究

本文针对传统电压源校准方法存在的问题，提出了一种基于卫星共视法的电压源远程校准方法，该方法以非实物标准传递为基础，实现将标准器置于实验室而无需传递至现场进行远程校准，可解决引入附加误差的问题，通过设计基于共视法的电压源远程校准系统，建立校准模型，根据共视原理，实现标准端和被校端电压值远程比对，完成校准。本文对远程校准方法和传统校准方法在直流0～1 V校准点校准结果进行了对比，结果显示两种方法的校准结果差距在5.2×10^-5 V以内。本文给出了两种方法在直流1 V校准点的不确定度评定过程，并通过传递比较法对两种方法的校准结果进行了一致性评价，结果表明，远程法在1 V校准点的扩展不确定度为9.182 44×10^-5 V(k=2),且校准结果与传统法具有一致性。