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...     

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。     

基于FPGA和DSP的气体超声流量计驱动和数字信号处理系统

采用FPGA+DSP双核芯结构,研制气体超声流量计驱动和数字信号处理系统。利用FPGA很高的工作频率和丰富的内部资源,实现高速DAC和ADC的驱动控制和数据存储;利用DSP的高速运算能力,实现数字信号的实时处理。针对利用正弦波驱动产生的超声波回波信号,基于实验数据统计,提出跟踪回波信号峰值的可变阈值法,准确地提取特征波,有效地克服了噪声的影响,扩展了量程比。气体标定实验结果验证了方法和系统的有效性。     

基于回波信号相似度的气体超声流量计动态阈值法研究

基于双阈值法的气体超声流量计采用第1阈值检测和过零检测确定回波的到达时刻点,然而由于回波波形易受工况环境因素的影响,会导致第1阈值错误,使回波到达时刻点发生错误偏移,影响测量精度,因此提出了一种基于回波信号相似度的动态阈值法.该方法获取回波信号极大值幅值后,计算设定工况和实际工况下回波信号上升区域部分的欧式距离以评估相...     

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。     

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,     

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。     

矩形明渠超声流量计积分方法检验软件

矩形明渠作为流场分布简单、易于控制水量等特点的水流输送设施,国内外对其流量测量已有深入的研究和标准。在此基础上,本文参考"流速-面积法"完成了矩形明渠超声流量计积分方法检验软件。首先,介绍了该软件的设计理论及积分方法;随后,阐述软件的主要功能模块,并对插值进行交叉验证;最后,通过现场采集矩形明渠断面点流速后,利用该软件对读取数据分别采用"点流速-反距离加权插值积分方法"、"(EN) ISO-超声(声)波法"及"横向线流速-深度加权法"对计算流量进行比较,并分析其横向流速代表性的分布情况,为矩形明渠超声波流量计现场安装提供了计算依据和适宜的"深度-权重"配置方案。     

微机化超声波气体流量计的研制

超声波在气体中传播的声速随气体流动速度的变化而变化，通过测量管道上斜向对置的一对换能器间超声沿气流顺向和逆向传播的声速差，可以求出两换能器间气流的线平均流速，进而根据换能器放置角度和管径求得管道内气流的面平均流速及流量。和其它流量计相比，微机化超声波气体流量计具有简便，正确，无流阻，无压力损失，不受气体成分变化，对低频脉动气流及大管径大流速气体流量都能进行正确测量等独特的优点。本文将简要介绍微机化     

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%。     

多口径低压气体超声波流量计在负压环境中计量特性的分析

气体超声波流量计具有通用性好、压损小、精度高、测量范围广等一系列优点,广泛应用于各个行业~([1])。由于其稳定性较好、易损部件少、精度高已成为各个天然气交接门站首选的计量器具~([2])。目前大多数在用气体超声波流量计使用工况均为高压,高流速,与日常检测工况是相反的。低压气体超声波流量计在现场使用时往往是常压或者次高压,这与目前气体计量器具检测时压力(常压)相接近。实验分两组,以DN50、DN80、DN100为一组;DN150、DN200、DN250为一组。以负压、检测介质为空气分析不同口径流量稳定性与示值误差。得出不同口径流量计在不同分界流量点以上及分界流量点以下流量稳定性与示值误差变化规律。     

气体超声流量计与孔板流量计的性能比较

摘要气体超声流量计作为一种新型的测量仪表,已经在气体的贸易交接计量中得到越来越多的应用,尤其在天然气的贸易交接计量中,超声波流量计气体超声流量计取得更快的发展,越来越多的用户都开始以超声波流量计气体超声流量计代替传统的孔板流量计作为天然气贸易交接的计量仪表.本文主要是探讨超声流量计与孔板流量计的性能比较.     

四声道超声波气体流量计硬件电路设计

介绍了超声波流量计的工作原理,设计出一种简单高效的四声道超声波驱动电路及回波接收电路,着重介绍了四声道电路切换的设计。信号接收电路采用集成芯片放大滤波。本系统主要应用于超声波气体流量计。最终实验结果表明发射效率高,同波信号良好。     

美国FMC气体超声流量计现场实验及性能探讨

随着我国天然气工业的发展,越来越多的气体超声波流量计应用于高压、大流量的天然气贸易计量.主要针对美国FMC公司的气体超声流量计在现场站上的测试,对其性能进行探讨.     

气体超声波流量计流速修正系数的确定及其计算机在线处理

气体超声波流量计测量的流量是沿超声波传播途径上的线平均流速,不等于管内实际平均流速,必须加以修正。本文导出层流和紊流状态下的动力流速修正系数表达式,并介绍计算机在线处理方法,给出实验结果。     

超声波水表检定结果及不确定度评定

大口径超声波水表利用超声波信号在顺流、逆流的水中传播的时间差，测量出水流的速度，积分出流经管道的水的流量，其内部无阻流器件，不会造成压力损失。此类流量计因始动流速低，量程比宽，广泛应用在城乡供水、农田园林灌溉、工业用水计量等方面。因此，超声水表计量失准在给供水企业和用户带来经济损失的同时会引发计量纠纷，保证此类计量器具精准运行和精准计量意义重大。本文针对SCL-61D2型超声水表建立测量模型，依据检定规程JJG162-2019《饮用冷水水表》评定了此水表的示值误差。依据规程JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和测量模型对检定过程中不确定度的主要来源进行了定性分析和定量计算。测量结果表明其示值误差符合规程要求，扩展不确定的评定为评价此检定过程提供了有益的参考。     

多声道超声波流量计内部流-声耦合特性仿真分析

时差法超声波流量计的测量精度的提升难点在于明晰声波在其内部的传输问题.为探究在水流量测量中多声道超声波流量计的使用及其流-声耦合特性,对一个DN200的5声道超声流量计进行流-声耦合的数值模拟研究.利用RKDG法求解声传播方程,定量分析不同声道截面下流速分布、换能器端面的声压信号分布,并给出不同声道下声波在管道流体中的...     

超声波流量计在硫磺回收装置中的应用

在石油炼化行业中,超声波流量计的应用较为广泛,尤其是对流速低、不稳定或脉动流、量程比大以及气体组分明显变化的气体流量测量。在硫磺回收工艺过程中,酸性气体的流量测量一直是个难题。根据仪表选型设计规范和反复试验的结果,具有相对分子质量测量功能的超声波流量计可以解决这一难题。本文旨在通过介绍工艺流程、超声波流量计的原理、安装注意事项和现场参数设定及调试方法,为同类装置提供参考。     

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...