超声波流量计的误差分析及其修正

文中以时差法为例,分析了超声波流计产生误差的原因。并根据工程机械的使用特点,介绍了修正方法。     

时差法超声波流量计误差分析与研究

在检测液压系统故障时,利用时差法超声波流量计检测流量已经得到广泛使用,该文针对超声波流量计在使用中可能出现的误差进行分析并提出修正方案,进一步提高时差法超声波流量计在液压系统故障检测中的准确应用。     

超声波气体流量计中传感器参数选择

超声波流量计设计关键内容之一就是处理每一路超声信号,确定信号质量对于精确测量传播时间是否接受,并从中提取流动信息.如果超声信号本身就存在问题,则传播时间测量和流量测量都不会正确,文中就产生超声信号的超声波传感器主要参数的选择列举了选择条件.     

多通超声波气体流量计的原理及标定

本文简要介绍了多通道超声波速差法气体流量计的原理、性能,及利用调温调湿风洞对直径为D700mm的大口径超声波气体流量计进行喷嘴法标定的原理、过程及测量结果。     

时差式超声波气体流量计的研制

介绍了一种利用超声波在顺程和逆程传播的时间差原理来测量气体流速的流量仪表。该仪表采用分体式设计，分为测量和显示两大模块。超声波换能器利用压电陶瓷的压电特性设计而成。测量模块计算的流速通过D／A转换成标准4—20mA的电流输出。仪器的显示模块负责流速、温度、压力的采样和结果的计算、显示，各种参数通过键盘功能修改。该仪表通过RS-485串行通信接口与计算机连接进行数据传输，计算机可以实时地读取测量数据。     

气体超声波流量计的应用与研究

本文主要对气体超声波流量计测量的检测原理,以及影响计量精度的分析,提出气体超声波流量计准确计量的修正方法。     

超声波流量计整流器优化设计

气体超声波流量计的测量精度由飞行时间的测量精度和流量计自身的流场适应性决定,流量计的流场适应性又由流量计的声道布置和整流器的性能决定。文章设计了一种内嵌于流量计的整流器,详细阐述了该整流器的结构、各模块的功能。介绍了整流器性能优化的理论依据、过程以及整流器性能优劣的判别准则。该整流器性能优化主要取决于起旋器的优化,文章给出了装有8片起旋器和装有10片起旋器的整流器在直管、单弯管下的性能参数对比,试验结果显示装有10片起旋器的整流器有着更好的流场适应性：重复性满足国标要求,直管示值误差与弯管示值误差的差值<0.3%。文章的创新点在于给出气体超声波流量计整流器设计和优化的理论依据和一整套流程,对于设计气体超声波流量计整流器的科研人员有借鉴意义。     

超声波流量计的弯管误差分析及修正研究

针对中小口径超声波流量计的弯管二次流误差问题,运用数值仿真技术,分析了弯管二次流垂直误差与水平误差,由二次流流线规律推导出了二次流误差的计算公式。结合实际的流量计测量范围,设定雷诺数的变化范围为3 000~50 000,定量分析了安装在弯管下游5D、10D、20D位置的流量计在不同雷诺数下的误差规律。提出了"用压力差来表现二次流强度,最终结合误差规律通过测量压力差来对弯管二次流误差进行修正"的方法。研究结果表明,在雷诺数29 000之后,10D处的二次流垂直误差超过了5D处的误差,二次流垂直误差和水平误差的最大值分别约为1.2%和0.7%,经过仿真验证结果表明,该修正方法可行。     

基于ARM9的超声波气体流量计

针对目前国内气体流量测量量程比小,明渠、暗渠测量困难,大流量、大管径测量精度低等特点,文中设计了一种基于S3C2440与FPGA,以Wince6.0为实时操作系统的嵌入式超声波气体流量计.利用FPGA的硬件实时和嵌入式的各种优势及wince 6.0的新特性,简化了电路结构,提高了洲量的精度和抗干扰能力,并且具有很好的现场人机交互界面,可扩展性极好,可设计为一款具备各种协议总线的智能仪表.     

上游弯管对超声波流量计精度影响及整流设计

针对上游弯管流场变化对超声波流量计测量精度的影响,利用CFD对测量管道内部流场进行数值仿真模拟,并设计整流器改善由弯管导致的明显的二次流和涡流等情况,以减小超声波流量计测量误差。研究对象为基于时差法的DN15超声波液体流量计,流量范围在0.1～1.5 m~3/h内,上游弯管与流量计之间测试直管段距离为2～20D。对比超声波流量计加装整流器前后测量误差,通过实验结果验证,未整流时流量计随着直管段越短测量误差越大,安装的整流器可以改善管道内流场的速度分布,将直管段长度缩短为10D,提升超声波流量计测量误差满足在±1.5%以内,验证了数值模拟的正确性,对工程实际应用具有一定指导意义。     

Effects of flow disturbance on an ultrasonic gas flowmeter

A series of tests are carried out to assess the effects of flow disturbance on a small dimension ultrasonic gas flowmeter. Flow disturbances generated by cone couplings, and single and double elbows are investigated. Measurements with a 100 D straight pipe upstream with a smooth connection to the meter body are used as a reference. Our measurements show that the symmetrical disturbance produced by a cone coupling at a 12 D distance from the transducer path does not impair the performance of the flowmeter. An asymmetrical disturbance, such as a single or a double elbow at the same distance, seems generally to give an underestimation of the flow velocity, resulting in reading errors of −1% or worse. Measurements with straight pipes of 10 D, 20 D, 40 D and 80 D between the disturbance and the flowmeter have also been made showing that 10 D can cause an overestimation of flow velocity. Increasing the length of the straight pipe generally decreases the error. More than 80 D straight pipe between the disturbance and the flowmeter is required to give a result within ±1% of reference conditions. The angle between the elbow plane and the transducer plane is changed from 0 to 315° in 45° steps. The meter error is plotted as a function of inlet angle, showing a clear relationship between these values.     

耦合超声场的气液固三相磨粒流多物理场数值模拟研究

针对气液固三相磨粒流抛光研究中流场分布不均问题,对气液固三相磨粒流中的湍流分布、湍流峰值分布、能量分布、温度分布和加工质量等方面进行了研究,对气液固三相磨粒流的抛光方法和抛光问题进行了归纳,提出了一种耦合超声场的气液固三相磨粒多物理场数值模拟方法,利用超声场的交变声压增加了气液固三相磨粒流流场的扰动,改变了流场分布。研究结果表明:不同的超声频率和声压幅值会带来不同的流场分布,其中频率为20 k Hz、声压幅值为30 k Pa的超声场所得的流场分布最优。该研究成果对气液固三相磨粒流抛光方法的推广与实际运用具有重要意义。     

大管径超声波测流误差的影响因素及修正分析

流量测量是影响水轮机效率测试精度最主要的因素。大管径流量测量的方法主要采用超声波法,然而,其测量精度及误差构成尚无有效的校验方法。结合时差法超声波流量计的测流原理,推导得到流量综合误差,建立测流误差描述模型。提出一种基于流量测量理想系统来进行误差分析的量化方法,为超声波测流系统的误差分析与控制提供一种新的途径。通过测流理想系统对超声波测流精度的影响因素进行仿真研究,分析了各项参数测量误差对系统综合误差的影响,针对影响较大的主导因素提出了相关修正方法,并对系统综合误差的控制进行了分析。最后搭建实验系统进行研究,实验结果初步验证了该方法的有效性。     

反射装置对超声波流量计水流特性影响的研究

时差式超声波流量计加装超声波反射装置后对其基表内水流特性影响很大,研究采用标准k-ε模型,计算了采用不同的超声波反射装置和不同的通道结构时,过流通道内的各声路K系数值及标准差值;研究了超声波反射片与管壁间隙的大小对过流通道内水流特性的影响,得到了间隙值与K系数及其标准差值的关系;研究了超声波反射片在中心轴线上的距离对过流通道内水流特性的影响,得到了反射片轴向距离改变与K系数及其标准差的关系;研究了一种新型的渐缩通道结构对超声波流量计过流通道内水流特性的影响.最后,在综合计算结果分析得到最优声道的基础上,计算了该声道不同流量点下的水流特性,给出了K系数分布曲线.     

多声道超声流量计在弯管段安装的适应性研究

针对在不具备直管段安装条件时,如何合理地选取多声道超声流量计的声道数量、测量断面及安装角度,本文从数学建模、误差分析、数值计算仿真与试验分析等方面,对DN400多声道超声流量计在弯管中的适应性进行了综合研究.利用高斯-雅克比数值积分法,给出了试验数据处理与数值仿真的数学模型,并分析了模型误差及横流的影响,提出利用双断面测量可减小横流的影响,并在数值仿真和试验中得到了验证.通过对声道数量、测量断面、安装角度进行数值仿真和试验表明,安装角度对低流速测量影响显著,最佳安装角应为0°;高流速测量应选用双断面,可根据测量精度的要求选用8声道或18声道.仿真结果与试验结果得到了很好的吻合,为进一步指导试验奠定了理论基础.     

结构参数对超声波流量计水流特性影响的研究

超声波流量计应用于小管径时,在基表内部加装反射装置,延长声程,提高测量精度。反射装置对超声波流量计基表内水流特性影响较大,为了优化表内水流特性,本文针对U型反射的特点提出两种改进措施:反射柱上部削平部分和在此基础上加装导流片。利用SST K-ω模型,对3种基表内水流特性进行数值模拟,分析3种基表内流场分布、声道流速稳定性和压力损失。结果表明,反射柱上部削平部分没有改善流场分布,而在此基础上加装导流片流场明显得到改善,同时两者均增加了声道流速稳定性和减小了压力损失,但后者效果更为显著。     

Calibration procedures and uncertainty analysis for a thermal mass gas flowmeter of a new generation

This paper deals with the differences between traditional and new technology gas meters, and focuses specifically on the calibration procedure and uncertainty evaluation of CTTMFs (Capillary Type Thermal Mass Flow Meter). In particular, measurements performed on a sample set of commercial CTTMFs for natural gas in domestic/residential (G4) applications allowed to evaluate the modifications to calibration procedures required by the new generation, digital, gas flow meters. Indeed, traditionally natural gas is metered by means of volumetric measurement techniques, while the modern, static gas flow meters (thermal and ultrasonic ones) are based on electronic flow sensors. This implies that the gas volume through the meter is measured by sampling the flow rate at selected time points and integrating the flow rate in time. The measurement time becomes therefore an important parameter, thus requiring a thorough rethinking of the calibration procedure. In order to analyse the effects of the various parameters, a series of ad-hoc calibrations were performed. Specifically, one set of calibrations was performed with constant totalized volume, while the other required a constant measurement time. In order to highlight the novelties that will have to be implemented in ordinary calibration procedures to get the best of the new technologies, the two procedures as performed on a sample set CTTMFs will be compared; the theoretical (generic) evaluation of the associated uncertainty will also be presented. Measurements were carried out at the test facility of INRIM, the Italian National Metrology Institute.     

气体涡轮流量计后导流体结构优化设计

通过数值模拟和实验测试相结合的方法,研究了LWQ80气体涡轮流量计后导流体的结构优化及其计量性能的变化规律。基于流量计内部流场特征及其流动机理的探究,分析得出造成后导流体压损的主要原因是后导流体区域的壁面边界层分离和流体流向偏转。由此提出了缩小分离区和提升导流片导流效果的优化思路,通过延长后导流体的长度和延后导流片的位置,设计了一种改进型的后导流体结构。研究结果表明：后导流体结构经过改进后,气体涡轮流量计的计量性能得到了明显提升。在流量为250 m~3/h时流量计的压损降低了20.5%左右,仪表系数的恒定性显著提高,最大示值误差降低了近2.5倍,且能有效延长流量计的使用寿命。研究结果有助于为气体涡轮流量计的结构与性能优化提供理论指导和技术支持。