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。     

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...     

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     

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。     

超声波气体流量计

中国正在酝酿庞大的西气东输工程,作为中国西部大开发的标志性项目,总投资将达到484.1亿元,计划2004年全线投产。准确地进行天然气流量测量是企业进行经济分析,降低运行成本的关键一环,直接影响经济效益,备受供需双方关注。     

基于Kalman滤波的气体超声波流量计融合方法

针对气体超声波流量计中多个声道获得的多个流量结果如何融合的问题,提出了基于Kalman滤波的融合方法。把多声道气体超声波流量计看成是若干个单声道流量计的组合,根据每个声道计算结果的统计规律,自动地调整每个声道的流量结果在最终输出中的权重系数,在消耗较小的计算资源情况下,实现对流量结果中异常值的判断和处理,使流量输出更加稳定。在以DSP和FPGA为核心的气体超声流量计信号处理系统上实时实现算法,并进行实流实验。实验结果验证了方法的有效性。     

夹装式超声波气体流量计：夹装式超声波气体流量计向流量核查和贸易交接计量提供新鲜血液

夹装式宽束气体超声波流量计的问世对气体计量工业产生了不小的轰动。全球数例的成功应用以及出乎意料的性能更加引起了包括持怀疑态度的同行们的注意，该技术对解决那些无法停输的气体管线上所遇到的难题提供了一种独特的工具。[编者按]     

超声波气体流量计的应用及问题

超声波探头已微型化、智能化，安装维护简单。可选择停气或现有管道带压安装和维护。而且安装位置任意。在水平垂直、倾斜管道都可安装，对直管道的要求很低。上游直管段长度为(5～20)D（D为管道直径)下游直径长度为(2～5)D，均能保证测量信号的灵敏度。     

超声波气体流量计关键技术综述

简要介绍了超声波气体流量计的性能及其测量原理,从时差的测量、换能器的布置、信号处理与抗干扰措施等方面综述超声波气体流量计的关键技术,并展望了未来的发展.     

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。     

基于激光跟踪仪的超声流量计几何参数实测方法

针对需要现场安装的大口径超声流量计的几何参数外部测量问题,建立了基于激光跟踪仪的大口径超声流量计几何参数测量方法。利用跟踪仪在管道外部测量管段壁面和超声探头的三维特征,并通过三维建模工具获得管段和探头的相对位置关系,进而计算得到流量计几何参数。结合现场测量案例,评估了内径、声道长度、声道角、声道高度等参数对流量不确定度的贡献。该方法不仅解决了管道外部几何参数实测问题,而且能将不确定度水平控制在0.2%左右。与跟踪仪实测值相比,几何参数厂家设置值存在一定的差异,建议厂家和用户给予几何参数实测更多的关注。     

基于收缩流动的气体超声流量计声道稀疏化及测量方法

为了提高低声道数超声流量计的准确度水平,在传统超声流量计的基础上设计了一种具有收缩流动结构的低声道数超声流量计。采用数值模拟研究了渐缩管中收缩流动的流场特征,确定了渐缩管的几何参数及超声探头的安装方式。通过空气实流实验,研究了单声道及双声道在收缩流动条件下流量计量的基本特性。在流量范围27~432m3/h,管径范围100~150mm进行了实验验证。结果表明:收缩流动的数值模拟结果与理论模型相吻合,当渐缩管的收缩比由2增大为6,被测流场均匀区占比显著增大;当收缩比固定不变时,随着流量的增大,边界层厚度显著降低。通过实流实验比较不同结构和配置超声流量计的测量结果,发现单声道收缩管超声流量计的准确度水平显著优于传统单声道气体超声流量计,与传统双声道气体超声流量计的准确度水平相当。     

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...     

基于阈值增量的动态眩光测量方法

通过分析阈值增量的评价标准得到影响其变化的基础分量为亮度信息和位置信息,提出了一种基于阈值增量的动态眩光测量方法,建立了实验测量系统.该系统利用图像采集器获取环境图像信息,通过图像亮度标定与双目摄像机的视觉特性分别获取图像亮度信息和三维坐标信息,实现对单帧图像阈值增量的计算,最后依据系统运算时间估算出系统的检测频率,并...     

基于主成分分析及多维高斯贝叶斯的超声流量计故障智能诊断方法

提出了基于多维高斯贝叶斯模型的设备故障智能诊断流程,包括数据的筛选与结构化分析、数据的降维、模型的构建、诊断结果的检验与分析等。研究表明采用主成分分析方法进行降维时,不同的诊断对象在降维参数的选择方面存在较大差别,诊断效果因诊断对象和样本数量的不同而有所差异。利用公开发表的超声波流量计数据库对流程进行验证。结果显示:针对B型流量计进行280次、C型流量计进行550次智能故障诊断,故障状态的首选正确识别率分别达到99.3%和95.1%,较k-最近邻(KNN)聚类分析算法有一定的优势。