超声波气体流量测量与泄漏检测技术研究

研究了超声波管道流量测量时差法的基本特性,综合分析了超声波管道流量测量和泄漏检测状态下的理想超声频率,选择合适的超声波传感器设备,采用MAX35104高精度计时芯片可实现管道流量的精确时差测量,由STM32F103单片机芯片实现系统的整体控制。并通过对整个系统的分析处理,设计出合理的系统硬件一体化集成电路,测量系统体积小、功耗低、精度高。经过后期的设备调试工作,论证了此超声波管道气体流量测量和泄漏检测技术的可行性。     

数字式时差法超声流量计的设计与实现

基于时差法原理,采用数字化方案设计实现了一种超声波流量计.系统以TMS320F28335数字信号控制器(DSC)为核心,扩展ADS807流水线ADC实现高速数据采集,模拟前端实现超声发射、接收信号调理.DSC软件算法通过互相关及拟合算法求解顺逆流传播时间差,希尔伯特变换与小波变换结合确定渡越时间,在此基础上计算流量.经过流量实测证明,设计的超声流量计充分发挥了数字化方案的优势,较好地完成了流量测量工作.     

时差法超声波流量计在大型渠道的应用分析

南水北调中线调水主干渠陶岔出水口流量监测数据是丹江口水库水资源跨流域调度水量监测的重要依据.为提高陶岔出水口流量监测精度,陶岔主干渠安装Quantum时差法超声波流量实时监测系统.以该流量实时监测系统为例,介绍时差法超声波流量计在大型渠道中应用的工作原理、安装方式、流量计算方法等.从时差法超声波流量计与转子式流速仪法、...     

高精度数字化超声波液体流量测试系统设计

根据超声波时差法测量流量的原理,设计了一种数字化超声波液体流量测量系统。基于增强型高精度时间数字转换芯片TDC-GP21的流量测试系统的设计方案,采用复杂可编程逻辑器件（CPLD）,协助数字信号处理器（DSP）TMS320F2812实现逻辑控制、时序协调等功能,与TDC-GP21共同构成核心的测量系统。以MC1350和外围辅助电路构成的数字化自动增益控制系统使仪表能够适应不同管径流量的测量。由DSP完成测量系统的数据处理和曲线拟合,从而实现完整的数据存储、通信、复位等功能,保证了系统的信号采样精确和高速数据处理。     

神经网络在小管径超声波流量测试中的应用

介绍了一种基于神经网络的改进型超声波流量测量系统的研制,该系统针对时差法超声波流量计在小管径应用上时差难以测量的不足,采用动量BP算法,实现了对各种非线性影响因素的补偿,通过参数修正有效地提高了系统的测量精度。与传统时差法超声波流量计相比,该系统稳定性好,精度高,具有良好的应用价值和推广价值。     

基于时差法和TDC-GP2的超声波流量测量方法

时差法超声波流量计是通过测量超声波在流体中的顺逆流传播时间差值而计算出流量值的,故传播时间差值的高精度测量是流量测量系统的关键。为了提高时间测量的精度,文中选用了TDC-GP2高精度时间测量芯片。该文详细介绍了基于TDC-GP2芯片的时差法超声波流量测量原理以及相应硬件测量电路的具体实现方法。经实验验证,用本方法测量流量其测量精度和分辨率均较高,有望推广应用。     

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。     

超声波风速风向仪的研制

超声波风速风向的设计仪国内少有报道.本系统采用时差法原理实现对风速风向的测量,利用单片机PIC18F4580为控制核心,构成高速计时模块,利用多重阈值比较电路,结合软件设计实现发射时间范围控制和可靠性检验.实验结果表明系统在风速30m/s以下与参照曲线拟合程度较高,实现了用时差法超声波测量风速风向的目的,具有一定实用价值.     

基于相关法的高精度超声波流量计的设计

基于相关法的超声波流量检测方法,能有效利用超声波脉冲的整体信息进行时差测量,具有精度高,抗干扰能力强等优点.同时相关法对测量过程中计算量需求大,对超声波脉冲的可配置性要求高,所需的硬件平台设计具有一定难度.作者设计并实现了一款基于相关法的超声波流量检测系统,利用高精度浮点DSP为数字核心,配合相应的模拟电路,实现高速计算、可配置、高频采样率的超声波流量检测过程,对小口径小流量的管道液体检测达到了纳秒级的精度.     

超声波时差法在平原渠道流量监测中的应用

针对我国华北平原常态化引调水工程监控对水文监测数据的时效性、准确性越来越高的要求,不断提高自动化监测能力和水平是解决问题的有效途径,因此在华北平原引调水工程水量监测站安装超声波时差法流量监测系统,分析工作流程,开展研发实践应用.在分析测量原理的基础上,运用数理统计法建立时差法流量多元线性回归模型,通过与同步实测流量比测...     

油田注水泵站远程监控系统设计

针对油田注水泵站的生产实际，设计了Web平台上的油田注水泵站远程监控系统5层体系结构。传感器和可编程控制器采集的数据通过Profibus总线送到控制工程师工作站。控制工程师工作站对注水泵站进行动态全过程自动监视，并控制机泵设备的起停、电机转速及泵流量的调节。OPC技术作为控制工程师工作站与上层应用程序的通信接口，实现泵站运行设备和数据库服务器之间的数据传输和交换。Web服务器和后台实时数据库实现了泵站运行信息的在线查询和报表处理。给出了基于上述体系结构的某油田Web平台上的泵站运行数据远程监控与查询系统设计实例，系统远程访问的响应时间小于2s，满足注水泵站实时监控要求。     

新型智能热量表的开发研究

提出了一种新型热量表的软、硬件设计方法.采用目前国际上功耗最低的MSP430F135单片机为主控器,Pt1000为温度传感器,其流量测量部分采用最新的无磁流量测量方法,提高流量测量的精度和灵敏度,设计中还留有数据输出接口,便于各种数据的远传和记录.同时系统的一些外围器件采用分别供电的方式工作,这样可以进一步降低功耗.     

地源热泵远程监控系统的设计与试验分析

地源热泵远程监控系统不仅能提高其自动化水平,也为分析地源热泵机组运行状态及设备性能提供数据支持,为建筑能耗检测和节能评估分析提供依据.在对地源热泵系统特点及工作原理进行研究的基础上,设计了基于工业以太网的地源热泵远程实时监控系统,实现了热泵机组的远程监控,并对不同时段的试验数据与系统性能进行了具体的分析.应用结果表明,系统运行稳定可靠、自动化控制程度高、监控页面显示直观且节能效果明显.     

阿里云物联网平台的混流泵房远程监控系统设计

针对大型农业园区混流泵房较为分散、可控性和可观测性低等问题,设计并实现了基于阿里云的混流泵房远程监控系统.系统以STM32F429为主控芯片,ATK-M751模块为主要通信模块,利用多种环境监测传感器和霍尔转速传感器实时采集混流泵房的环境以及混流泵转速.系统通过MQTT协议实现设备与阿里云物联网平台的数据交互.用户能够...     

ISM与4G网络融合的无线热计量云系统设计与实现

针对我国建筑能耗监测系统中热计量数据远程采集难度大,建筑内部近距离计量节点部署不灵活等问题,将ISM无线网络技术和4G网络技术相融合应用于热计量数据的采集、转换、传输和处理过程中,对ISM网络热计量节点有效组网方式和4G网络数据传输转换方法进行了研究,构建了ISM与4G网络融合的无线热计量系统,提出了一种基于云服务器的远程热计量数据采集平台,并在后期实践中验证了系统功能的可靠性。研究结果表明,使用ISM网络可以方便灵活地对建筑内部热计量节点进行近距离数据采集,降低线路铺设改造成本,结合4G网络和云服务器TCP/IP技术进行远程数据传输与处理可以高效地对热计量数据在云端进行集中实时优化管理,同时也为多种类型的远程热计量数据应用提供了一种解决方案。     

基于物联网的自助洗车系统设计与实现

针对传统洗车低效率、高消耗等问题,设计实现了一套基于物联网技术的新型自助洗车机系统。系统分为洗车机终端和云服务器端两个部分。洗车机终端以STM32F103VET6作为主控芯片,并利用霍尔流量传感器获取水流量,实现流量计费。GPRS-SIM868模块可实现与远程服务器的无线数据通信,并通过搭载各类传感器采集洗车机的状态数据。同时,云服务器端与洗车机终端建立UDP通信,实现对洗车机终端数据的获取,并通过以Tomcat作为Web服务器、MySQL为数据库建立B/S架构的数据管理系统。用户可以根据洗车机终端LCD显示屏提供的信息,自主选择支付方式、洗车模式以及计费模式。同时,后台管理人员可以通过网络及时了解自助洗车机的相关信息,对洗车机进行实时监控与管理。     

一种高精度超声波热量表的研制

热计量收费是供热供暖行业一个亟待解决的问题,超声波热量表提供了一种可行的技术手段。介绍了一种基于时差法的高精度超声波热量表设计方案。根据理论分析,把计算热量的两个关键参数:流量和温度的测量转换成对时间的测量。选用低功耗单片机作为微控制器,利用高精度时间测量芯片TDC-GP21完成对时间的测量,实现了数据的采集、计算、显示和传输功能。为保证测量精度,设计了超声波换能器性能检测装置,提出了一种换能器测试原理,并对换能器和热量表的测试结果进行了分析。测试结果表明该超声波热量表运行稳定可靠,具有良好的应用前景。     

应用TDC-GP21的户用超声波热量表设计

为解决户用超声波热量表对热量的高精度计量,在对户用超声波热量表流量测量方案及工作原理分析基础上,提出应用时间数字转换器TDC-GP21实现时间和温度的高精度、低功耗测量方案,并且完成了以MSP430低功耗单片机为核心的系统硬件、软件设计,实现了高精度、低功耗、低成本的户用超声波热量表设计。该方案所体现的设计思路不仅适用于户用超声波热量表,对其它大口径、大流量超声波热量表同样具有参考意义。