面向时变的科里奥利质量流量计信号的处理方法研究与实现

在实际应用中科里奥利流量计的输出信号会随时间发生缓慢而微小的变化。针对这种时变信号,本文提出将多抽一滤波器、自适应格型陷波滤波器和负频率修正的滑动DTFT(SDTFT)递推算法组合起来,形成一套完整的科里奥利质量流量计信号处理方法,不仅可以跟踪变化的频率和相位,而且在测量小相位时具有较高的计算精度。整个算法计算量较小,且不会发生数值溢出。研制了基于TMS320F28335DSP的科里奥利质量流量计信号处理系统,实现了整套算法,并进行了测试。仿真和实验结果表明,本文研究的方法和研制的系统是可行的、有效的。     

科里奥利质量流量计

本文叙述了科里奥利质量流量计的性能和应用范围,它在国内外的市场和技术发展情况。     

科里奥利效应质量流量计

一、前言随着高科技的迅猛发展,流体介质的计量已被广泛地应用于货物的交易、内部结算和产品质量控制等各种场合。准确的流体计量对于一些领域内的现代化技术水平的提高,起着十分重要的作用,科里奥利质量流量计的问世,对于实现对各种流体介质,包括一些特殊流体的高准确度的直接质量流量的测量,具有十分重要的意义。     

科里奥利质量流量计的激振与信号提取

1.前言科里奥利质量流量计,以它高准确度地对质量的直接测量和各个领域中的广泛应用,使其已被国际上的广大同仁所接受。在国内,综合当前的各种因素,其发展趋势仍然是实现国产化的问题。本文意于就从事这方面的实际工作中,所采用的有关理论及实现方法,作一简要地介绍。 2.信号测试原理及结构机理分析 2.1 测试原理     

基于正交解调的科里奥利质量流量计信号处理方法研究

研究基于正交解调的科里奥利质量流量计的信号处理方法。提出了表示质量流量信号和噪声的传感器输出信号的模型，给出了求解信号频率、幅值和相位差的计算公式，研究了两种滤波方式，设计了两种信号处理的方案。仿真结果表明，该研究方法是有效的。     

基于时变信号模型的科里奥利质量流量计信号处理方法

提出用频率、幅值和相位均按照随机游动模型变化的信号来描述科氏流量传感器的输出信号。采用具有跟踪频率变化能力的自适应陷波器,对信号进行滤波,以求其频率;采用自适应谱线增强器从含有噪声的数据中提取出所需要的信号;然后采用滑动Goertzel算法计算两路信号之间的相位差,并通过频率和相位差计算出时间差,求得质量流量。仿真结果表明所研究的方法是有效的。     

环形科里奥利质量流量计的有限元分析

环形管是环形科里奥利质量流量计的关键部件之一,通过合理地选取环形管的结构形状和尺寸,可以使激振模态的固有频率与科里奥利力模态的固有频率很接近或相等,从而达到提高质量流量计的信噪比和灵敏度的目的.为此本文针对环形科里奥利质量流量计给出了其工作原理和用有限元方法对其结构进行数值仿真的结果,同时还指出了在相同的几何尺寸、材料和环境条件下,环形管质量流量计比U形管质量流量计具有更高的灵敏度.     

流量测量的科里奥利流量计

本文介绍了科里奥利流量计的计量原理、详细分析了影响流量计准确度的各种因素,给出了影响仪表零点的原因。     

U形管科里奥利质量流量计的灵敏度研究

根据U形管科里奥利质量流量计的信号产生特点,提出了一种时间差推算理论.将科氏力的动态响应过程转化为静态力学状态,并创新地运用超静定结构中的变形比较法求解出U形振动管两侧在科氏力的作用下产生的时间差,清晰地建立了灵敏度与振动管关键尺寸之间的关系.首次将振动管的扭转刚度引入时间差的计算,因此,较之传统的简化算法,该方法具有更高的精度和普适性,同时,也为其他管型的科里奥利质量流量计设计提供了理论基础.     

数字信号处理技术在科氏质量流量计中的应用

科氏质量流量计是目前应用范围最广、发展速度最快的流量计之一。数字信号处理技术是科氏质量流量计的核心技术,直接决定其测量精度、测量稳定性等性能指标;而流量传感器输出信号的数学模型是信号处理的依据和基础。国内外学者提出了多种信号处理方法,但是,没有根据不同的信号模型和不同的应用场合对各种信号处理方法进行比较和评价。为此,根据不同数字信号处理方法的特征量提取原理,分析了其具有的优缺点。针对科氏质量流量计单相流、批料流与气液两相流测量这3种典型应用场合中存在的关键技术问题,依据随机游动信号模型、突变信号模型和自回归滑动平均(ARMA)信号模型,分别从计算精度、响应速度、收敛性、抗干扰能力和对参数变化的敏感度等方面,对不同信号处理方法进行考核和对比,确定了3种典型应用场合下,解决关键技术问题,性能最佳的数字信号处理方法。     

DFT方法处理科氏流量计信号中关键技术的研究

本文采用基于傅立叶变换的频谱分析方法,计算了流量信号的频率和相位差。介绍科氏流一计信号处理中测量初始化和频率跟踪等几个关键技术。     

A DSP-based signal processing method and system for CMF

A set of digital signal processing method is formed by combining a digital band-pass filter, an adaptive lattice notch filter and the DTFT algorithm considering negative frequency contribution for processing the signals of Coriolis mass flowmeter. A digital Coriolis mass flow transmitter is developed with a DSP chip to realize the signal processing approach. Some effective measures are proposed to ensure high accuracy and real time of this approach in the implementation. Simulations, electrical signal tests and water flowrate calibrations are conducted to validate the performances of the method and the system.     

基于相关和Hilbert变换的科氏流量计相位差估计方法

科氏流量计相位差估计方法存在计算量较大、计算复杂、实时性和计算精度较差等问题,已不能满足复杂环境高精度流量测量领域的需求。为此,提出一种基于相关和Hilbert变换的科氏流量计相位差估计方法。首先,采用快速傅里叶变换(FFT)对传感器信号进行频率预估计,对信号是否整周期进行判断,对非整周期的信号进行数据延拓处理;然后,对任一路传感器信号进行自相关运算得到一路同频参考信号;对3路同频信号进行Hilbert变换,将3路变换后的信号与变换前信号进行相关运算,再利用三角函数公式即可求出相位差。与原有方法相比,所提方法克服了非整周期采样的影响,实时性、动态性更强,相位差估计精度更高,仿真分析与实测结果均证实了所提方法的有效性和优越性。     

双管型科氏质量流量传感器非线性影响抑制研究

双管型科氏质量流量传感器输出信号中存在以倍频信号为主的非线性现象,已从数值分析角度进行溯源,本文借助ANSYS有限元分析软件构建全参数化模型,通过仿真实验进一步验证数值模型的可靠性;并通过分析耦合系统中测量管质量、定距板厚度、激励力大小对非线性振动的影响,证明测量管刚度和约束刚度对非线性的抑制有重要影响;进而采用附加质量法改善耦合系统局部刚度来抑制非线性倍频现象,结果显示改善局部刚度可以有效抑制和消除非线性现象;并且开展非线性抑制实验,结果符合仿真分析,验证了理论研究的正确性。为进一步细化非线性抑制方案、开展非线性抑制实验提供了理论支撑和技术指导,并可结合具体测量环境和测量需求,针对性的抑制或消除非线性现象,作为下一步CMF优化设计依据。     

科里奥利质量流量计原理及其应用

科氏流量计实现了真正意义上的高精度的直接质量流量测量，具有抗磨损、抗腐蚀、可测量多种介质及多个参数等诸多优点，成为目前工业控制、能源计量及节能管理中常用的新型流量仪表，现已在石油化工、制药、食品及其他工业过程中广泛应用。该文叙述了科氏流量计的工作原理、特点及选用，分析了影响其性能的环境因素，讨论了科氏流量计的零点漂移问题。     

High-precision Coriolis mass flowmeter for bulk material two-phase flows

For measuring or dosing purposes in gas/solid two-phase flows (non-pressurized and pressurized systems) a mass flux measurement device based on the Coriolis principle has been developed. The Coriolis flowmeter developed is applicable for on-line measurements of the mass flux, showing a fast response time to load variations and measuring accuracies of ±1% of the actual measured value. The Coriolis flowmeter was successfully tested in pilot and industrial plants. Different granular materials, such as coal dust, quartz sand, feldspar, plastic granulates and foodstuffs have been measured already. In practice, the Coriolis flowmeter has shown reliable operation in various applications in process engineering. The integration of the Coriolis flowmeter into advanced control systems for feeding or dosing purposes opens new possibilities for on-line control and exact dosing of gas/solid two-phase flows.     

Analytical calculation of sensitivity for Coriolis mass flowmeter

A simple analytical method is introduced to calculate the sensitivity of Coriolis mass flowmeter (CMF). The definition of the sensitivity is further developed based on the reciprocity principle, through employing two approaches: selecting the moment when the displacement of drive point is zero as the calculation moment; reducing the degree of high-order static indeterminacy by taking a half of the structure due to symmetry in structure and anti-symmetry in load. With these approaches, the method can be used to calculate sensitivities for the flowmeters with any shaped tubes and anywhere detected positions; thus, provides theory basis for tube shape design and detected positions determination. Detail analytical calculations for typical Straight-Circle-joint-shaped CMFs are illustrated. The method is validated on a published U-CMF and then, is further illustrated and experimentally validated through predicting the most sensitive detected point for a narrowed-U-CMF.