一种MEMS微流量传感器的设计与分析

近年来,用于生物,制药等领域的微量试剂自动化分配技术不断发展,往往需要进行微量快速的液体流量检测.本文设计了一种基于压差原理,通过测量液体流过精密微流量通道产生的压差实现流速快速测量的集成高速微流量传感器,并用MEMS技术进行本体结构和微流体通道的制作.通过理论计算以及传感器静态和动态建模分析,指出了结构尺寸设计原则,为结构设计提供理论依据,保证了传感器微量快速检测性能的实现.最后通过有限元分析软件对流量传感器结构尺寸进行受力和变形分析,并利用集总建模分析方法,对传感器进行动态特性分析.分析表明传感器在最大系统压力下变形和应力符合要求,响应速度可以达到1KHz以上,具有响应时间短,结构紧凑,功耗小的特点,特别适合于高通量自动化微量试剂操作系统中微流量的快速测量.     

微机电系统热式流量传感器计量原理的数值研究

采用计算流体力学仿真手段,根据MEMS热式流量传感器的计量原理进行机理建模,对不同流速下微机电系统传感器表面的温度场分布进行数值模拟与分析,考察了传感器温差输出信号与标准流速之间的关系,所得结论与理论相符。同时,通过与实验数据比较,验证了仿真模型的正确性。此外,通过分析热式流量传感器在不同温度和压力下的热场特性,发现其存在一定的温度和压力效应。当工作温度、压力波动较大或严重偏离标定状态时将带来较大的测量误差。     

基于无喉道槽的智能流量传感器的设计

设计了一种基于无喉道槽的智能流量传感器。重点介绍了基于无喉道槽的智能流量传感器的电路设计、工作原理以及应用范围。基于无喉道槽的智能流量传感器已经成功应用于多个工程项目当中，并且取得了不错的效果，具有良好的市场前景。     

涡轮流量传感器测量水平气液两相流的实验研究

在气液两相流实验装置上,对3台具有不同导程叶轮的涡轮流量传感器测量水平气液两相泡状流的特性进行了实验研究.发现随着体积含气率的变化,3台传感器的流量特性曲线、仪表系数迁移量、重复性误差均会发生明显变化.具有较小导程叶轮的传感器,其性能优于其它两台传感器.对造成涡轮流量传感器测量特性改变与误差的原因进行了分析讨论,并对体积含气率变化影响涡轮流量传感器特性的物理机理进行了分析.     

液体流量传感器试验校准系统的研究

本文介绍了一种液体流量传感器试验校准系统，该系统主要包括液压系统，质量测量系统，定时控制系统，温度测量系统四大部分，它采用质量流量法原理，可以用来校准测量管道液体流量的传感器。该系统已用于热线式流量传感器的研究中。     

基于电涡流的新型靶式流量计

分析了利用电涡流效应测量靶受力后的位移进行流量检测的原理,并设计了相应的靶结构,构建了具有温度压力补偿的测量系统,最后根据流量标定实验数据,建立了流量传感器的数学模型.试验结果表明,该靶式流量计线性好,灵敏度高,且测量精度优于1%.     

负荷传感器试验的柔性加荷方法

通过对负荷传感器负荷特性检测实验中叠置加荷方式工作过程的力学分析，提出了柔性加荷的概念，指出准确的载荷控制取决于传感器加载系统结构刚度和施力装置能够实现的位移准确程度，给出了减小系统刚度的技术方法及设计计算公式，并通过试验验证了柔性加荷理论和技术方法的可行性与有效性。在负荷传感器的负荷特性试验中，采用该方法具有试验工作效率高、保证试验测量精度、容易实施和生产成本低的效果。     

涡轮流量传感器油耗测量及流阻特性实验分析

发动机油耗测量采用涡轮流量传感器切断油管安装测量,通过液体流动带动叶轮旋转的速度大小反映流体流速。由于某些部位的燃油管路直径小,催动叶轮转动会减小供油压力,影响发动机供油速率,严重时会阻滞发动机油管造成飞行质量事故。该文首先引入计算双转子燃油流量的关键参数K因子,并结合上下游转子频率和流量之间的关系,得出涡轮流量传感器油耗测量原理及其流阻特性计算方法;再以其研究结果为基础,搭建流阻特性实验测试平台,合理设计不同流量给定值的实验点,并分析燃油管道转接点前后压力值、实际管道压差以及实际流量响应曲线,得到影响流阻系数各因素之间的作用规律,为加装在小口径燃油管路的流量传感器选择提供指导。     

基于多传感器融合的电喷汽油机过渡工况进气流速预测模型

为了解决车用汽油发动机工作在过渡工况时,进气状态变化大,空气流量传感器的滞后响应严重影响空燃比控制精度的问题,提出了一种基于多传感器融合的过渡工况进气流速的预测模型,建立了过渡工况进气流速预测的径向基神经网络的拓朴结构,以HL495Q电喷汽油机加减速工况实验数据进行离线训练,仿真结果表明该预测模型能准确地预测过渡工况的空气进气流速,为精确及时地测试汽油机空气进气流量提供了一种新的方法.     

有源光纤式流量传感器的研究进展

光纤式有源流量传感器是近年来发展起来的一种基于光纤传感技术、流量检测技术的新型流量传感器.目前,主要将金属薄膜的光热转换效应或电阻的热效应与光纤及光纤光栅的温度、应力特性(在流体环境下光的强度、频率、波长及相位等受温度、应力调制的特性)相结合并制得一类新型的光纤有源流量传感器,包括光纤光栅点式及光纤散射(布里渊、瑞利)分布式有源流量传感器.通过文献综述的方式来介绍有源光纤式流量传感器的工作原理、种类及其研究进展,旨在为今后研究提供方法.     

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。     

涡轮流量传感器测量水平泡状流数学模型研究

对涡轮流量传感器测量水平泡状流的数学模型进行了研究,提出了水平环形通道内混合流体的虚拟速度剖面指数,分析了混合流体中气泡对叶片的阻力影响,得出虚拟速度剖面指数随体积含气率变化的规律.在气液两相流实验装置上,通过理论计算与实验结果的比较,验证了数学模型的有效性.     

不同介质对质量流量计的校准误差影响

随着科里奥利质量流量计广泛地运用到CNG加气机中,其计量的准确性越来越受到关注。通过运用目前最流行的有限元(FEM)软件ANSYS对管道内流体速度场进行仿真,观察到在相同质量流量下,不同介质在测量管道内具有不同的流体行为,并定性地分析了气体介质的速度场非对称特性对质量流量计校准误差的影响,最后提出了解决方案和建议。     

时差法超声波流量计流速修正系数的数值模拟

文章利用了计算机数值模拟的方法得出了超声波流量计流速测量的修正系数，这种数值模拟的方法是基于计算流体力学（CFD）软件Fluent上实现的。通过计算在不同的超声波波束直径和不同雷诺系数下流速测量的修正系数，与利用数学分析计算方法得出的结果进行了相应的比较，结果表明，两种方法得出的修正系数具有很好的一致性。因此，对于在更为复杂的测量环境中，流速的修正系数用数值模拟的方法具有很好的辅助作用。     

基于电磁感应原理的多电极流量测量方法

传统的两电极电磁流量计的测量精度易受流量计前后直管段长度的影响，而且在流速低于0.25m/s时测量误差将明显增大。针对上述问题，提出了一种8电极的电磁流量计，它由8电极传感器、多通道放大和采样电路以及嵌入式PC104微处理器组成。实验证明，这种流量计可以基本消除流速分布不对称对测量结果的影响，在低流速时测量精度有明显的提高。     

G2.5超声波燃气表的仿真与实验研究

超声波流量计在中低压燃气测量领域中,由于燃气压力小、流量变化大、流速低等因素会导致其测量精度低.针对以上问题,设计两种不同的基表结构,通过流体动力学仿真计算,获得了两种基表结构在不同流量点的流场分布,通过对超声波传播路径区域的流场速度的大小和分布均匀性分析,确定更为合理的测量管路结构.最后通过设计相关实验,验证了流场仿...     

Sagnac-interferometer-based fresnel flow probe

We used a near-diffraction-limited flow or light-wave-interaction pipe to produce a Sagnac-interferometer-based Fresnel drag fluid flowmeter capable of detecting extremely small flow rates. An optimized design of the pipe along with the use of a state-of-the-art Sagnac interferometer results in a minimum-detectable water flow rate of 2.4 nl/s [1 drop/(5 h)]. The flowmeter's capability of measuring the water consumption by a small plant in real time has been demonstrated. We then designed an automated alignment system that finds and maintains the optimum fiber-coupling regime, which makes the applications of the Fresnel-drag-based flowmeters practical, especially if the length of the interaction pipe is long. Finally, we have applied the automatic alignment technique to an air flowmeter.     

动量式气体流量计内部流场特性与测量性能研究

采用数值模拟与实验验证相结合的方法,得到了动量式气体流量计内部的流场,分析了流量变化时受力元件阻力系数的变化规律,研究了受力元件的形状、安装误差对测量性能的影响。研究结果表明,动量式流量计的阻力系数在量程范围内有较大变化,必须对阻力系数随雷诺数的关系式予以拟合;长方形受力元件阻力系数的拟合公式计算误差最小,拟合结果与实验数据的最大误差为0.32%,应优先选用;安装误差引起的阻力系数误差不大于0.32%,对测量精度影响较小,动量式流量计适合在线安装。     

基于机器学习算法的超声流量计使用中检验

为保证使用中超声流量计的准确度,基于随机森林算法,建立了超声流量计使用中检验预测分析模型。研究了超声流量计使用中检验程序。首先,获取超声流量计的信号质量数据、流态指标数据、以及计量性能数据;其次,采用随机森林算法对使用中超声流量计的流量偏差进行预测,预测值与真实值的偏差在0.76%以内,分析了影响使用中超声流量计测量准确度的各数据对超声流量计性能的影响程度;最后,对预测模型的不确定度进行分析,其扩展不确定度U=0.92%~0.22%(k=2)。     

射流流量计的数值仿真研究

利用FLUENT软件建立了射流流量计的三维结构模型,并对射流流量计的流量特性进行了仿真研究.在不同雷诺数条件下通过对流场的观测,分析了射流振荡的过程;通过监测分流劈两边的流速,获得了流体的振荡频率,建立了流速与振荡频率的函数关系,并分析了流量计的压力损失.该方法可为射流流量计的结构改进和优化设计提供一种有效的途径.