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。     

基于超声波流量计的流速模拟器设计

为了解决超声波流量计必须在管道以及流体都存在的情况下才可以进行信号链路功能测试的不便性，设计了一种专门针对超声波流量计的流速模拟系统。流速模拟系统以FPGA为核心，实现了对待测超声波流量计发射起始时间点的检测以及模拟回波信号的产生。通过分别测量顺流和逆流两种情况下的渡越时间差，计算被测流体的流速和流量，并进行数据分析，方便快捷地实现了对超声波流量计收发信号链路的功能验证。     

便携式管道流体流速自动检测装置的设计

工业过程需要检测不同管路中流体流速的大小。针对传统的电磁流量计存在测量口径固定、安装不便的问题,提出一种基于超声波管道流体流速传感器检测原理的便携式管道流体流速自动检测装置,实现了对管道介质流速的柔性测量。便携式现场主机可以与上位机通过RS-232通信接口相连,实现对多台检测设备流速记录的保存和数据的分析,尤其适用于一些不宜直接接触测量的流体介质的流速测量。     

提高超声波气体流量计精度的整流装置研究

当均速管流量传感器安装在弯头下游时,由于流体流动为非充分发展湍流,增加了放大器流量检测的误差。为提高仪表检测精度,提出了在超声波气体流量计前端一定距离安装整流装置改善气态分布均匀性,减少超声波测量误差的方法。采用理论计算分析和实际试验相结合的方法,基于传统整流装置,设计了改进型整流装置结构。经实验验证,安装改进的装置后,超声波流量计的线性误差减少到0.2%内。     

一种外夹式超声波流量计在成品油管道上的应用

在成品油输送工艺中,需要对管道中输送油品进行计量。油品流量检测方法主要有差压法及超声波法。本文介绍了一种外夹式超声波流量计的检测原理、组成、安装及在国内兰郑长成品油管道上的应用。该流量计的成功应用,提高了油品流量检测水平,有利于成品油输油管线安全、平稳、高效运行。     

超声波流量计的基本原理及类型——应用和分类

超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速,从而换算成流量。根据检测的方式,可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种非接触式仪表,适用于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。     

矿用超声波明渠流量计的设计

针对矿井水中含有的煤粉、泥沙等杂质淤积在明渠流量计探头表面而使其无法正常工作的问题,设计了一种基于M-Bus的矿用超声波明渠流量计。该流量计由量水堰槽、智能超声波流量传感器组成,选定量水堰槽可确定实时流量与实测水头高度的关系式,通过智能超声波流量传感器测出水头高度即可计算出明渠的实时流量。实际应用表明,该流量计具有测量准确、可靠性高、操作简单等优点。     

“流量测量方法和仪表选用”讲座 第三讲 超声流量计的选用

超声流量计（以下简称USF）是通过检测流体流动时对超声束（或超声脉冲）的作用,以测量体积流量的仪表。本讲主要讨论用于测量封闭管道和气体流量的USF。     

超声波气体流量计的研制

本文介绍了一种新型超声波气体流量计的研制。利用超声波检测流量原理,针对超声波在气体流体中衰减极大的问题,结合单片机技术和高频电路设计技术,设计了一种全新的脉冲串发射电路,能极大的改善接收波形,提高测量的精度和抗干扰能力。它采用分离式设计,显示模块提供了多种标准输入输出接口,亦可作为单独使用的仪表。     

流量检测技术和传感器设计若干趋势

论述前一时期封闭管道主流流量仪表更新换代新型号仪表,在流量检测技术和流量传感器结构设计方面若干趋势。流量检测技术增强在运行时自身检查诊断动能,流量检测件的多参数测量,复合式流量计。结构设计方面将原有使用方集成的相关功能件集合在流量传感器内。     

超声波气体流量计反馈回路的最优算法研究

为了实现气体超声波流量计对数据检测准确及稳定的目的,引入先进的控制优化技术进行了超声波气体流量测量原理、自动控制最优反馈回路算法、去除高频和低频噪声等研究,得出了超声波在顺流和逆流情况下运动时间差来确定模型并计算气体流量结论。根据传播速度差、波束位移、多普勒等方法,在实验中提出了仿真信号波形对比可视化展示和误差对比分析来测试不同工况下的流量,成功解决了气体超声流量计的信号检测问题,有效克服传统流量计的缺陷,提高超声波流量计测量精度,运行稳定可靠,为相关企业在管道内气体检测计量工作提供强大的数据支持体系,取得了良好的效果,对打破国外少数厂家技术垄断,填补气体超声波流量计方面的技术装备空白具有重要意义。     

矿用弯管流量计的研制

目前用于煤矿瓦斯抽采计量的流量计普遍存在节流阻力损失、检测元件易受侵蚀、抗干扰能力较差等问题。通过研制矿用弯管流量计,利用流体的惯性在弯管处产生的差压计量管道流量,较好的解决了上述问题。     

“流量测量技术与仪表选用”讲座：第十八讲 涡街流量计（一）

一、概述涡街流量计是在流体中安放一根非流线型旋涡发生体,流体在发生体两侧交替地分离释放出两串规则的交错排列的旋涡,在一定的流量范围内旋涡分离频率正比于管道内的平均流速(流量),通过采用各种形式的检测元件测出旋涡频率以测出流体的流量.涡街流量计依据流体力学振动现象中振动频率与     

“流量测量方法与仪表选用”讲座：第四讲 差压式流量计的选用（一）

差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸以计算流量的仪表。差压式流量计由一次装置（检测件）和二次装置（差压转换和流量显示仪表）组成。通常以检测件的型式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里管流量计、均速管流量计等。二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送器和流量显示及计算仪表,它已发展为三化（系列化、通用化及标准化）程度很高的种类规格庞杂的一大类仪表。差压计既可测量流量参数,也可测量其它参数（如压力、物位、密度等）。     

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。     

超声波流量计在热工试验中的应用研究

超声波流量计因为其准确度高、维护成本低等优势在流量测量中广泛应用。但在使用过程中,由于管道条件和安装过程的不确定性,以及测量介质的温度压力等状态参数发生变化,都增大了流量测量误差。基于热工水力试验应用需求,提出了一种提高超声波流量计测量准确度的方法,并阐述了超声波流量计时差法的工作原理、现场校准方法和结果,最后进行了不确定评定。     

基于超声检测的新型二元混合气体传感器

目前,国内气体浓度流量传感器存在混合气体的浓度、流量计量准确度低的问题。为解决该问题,在深入研究超声波气体流量计测量原理的基础上,准确分析了超声波计量二元混合气体浓度、流量的影响因子,提出了一种基于超声检测的新型二元混合气体传感器设计方案。以TMS320VC5402 DSP作为控制芯片,简化了硬件设计,提高了数据处理能力。采用信号有效范围检验方法,利用高精度A/D采集超声波回波信号,并运用拉伊达准则去除信号噪声。基于能量阈值法的基峰确定过零检测方法,可准确检测超声波过零点,精确计算超声波传播时间。结合理想气体状态方程等理论,计算、分析了二元混合气体浓度和流量。给出了新型二元混合气体传感器及实施方案,并对氧气、氮气组成的二元混合气体进行了试验验证。试验结果表明,该设计方案的浓度误差小于1%,流量误差小于1.2%。     

电导式相关流量测量传感器

在油水两相流条件下,水为连续相时,电导式传感器利用油相分布的离散性所造成的流体阻抗的随机变化检测流体流动噪声,通过对传感器中的上、下游传感器所检测出的流体流动噪声进行互相关运算,得到和流体流量相关的渡越时间,该传感器用于井下油水两相流量测量。文中给出了相关流量测量用电导式传感器检测流体流动噪声的原理、传感器中敏感器的结构及设计原则,同时给出了传感器激励源及信号处理电路的设计原则,文中最后给出了电导传感器在多相流模拟井上的流量测量实验及分析。     

基于函数链神经网络的管道煤气流量计量系统

在管道煤气计量系统测量中引入了管道煤气相对湿度修正,并对采用湿度传感器转换相对湿度信号,利用函数链神经网络对管道煤气工况温度下所对应的水蒸汽饱和压力进行了拟合,得到了基于函数链神经网络的管道煤气流量计量模型和在线计量系统,从而可以大大简化管道煤气流量计量软件,在流量计设计范围内可以快速准确地实现管道煤气流量实时在线计量。实际应用结果表明:该计量系统测量管道煤气流量误差为±0.7%。     

超声波流量计在飞机燃油流量测试中的应用研究

燃油系统输油流量测试是飞机燃油系统地面模拟试验的一项重要内容;由于试验油箱内部的各管路与真实飞机油箱管路的布置是一致的,不适合在油箱内的狭小空间安装涡轮流量计,并且会破坏管路流阻特性;由于使用传统油箱油量标定的方法进行输油流量测量耗时耗力,所以需要采用一种新的技术或测量方法来完成油箱输油流量的测量;超声波流量计体积小,不会破坏输油管路流阻特性,防爆等级也符合试验要求;对超声波流量计在浸油状态下测试进行可行性分析,将超声波流量计在飞机燃油系统试验中实现创新性应用;通过试验证明了超声波流量计在飞机燃油流量测试中发挥了重要作用,并且首次将超声波流量计应用到飞机试验油箱内部输油管路的流量测试中,这对飞机其他系统的流量测试和飞机机上排故试验起到了重要作用。