FPSO原油外输计量标定系统的选型与设计

本文介绍了FPSO原油外输计量标定系统中流量计与标定装置的选型和设计原则,并通过对具体的FPSO原油外输计量标定系统进行选型分析。对于大口径、大流量的原油贸易交接计量,液体超声波流量计在尺寸、压降和免维护性等方面有突出优势。在标定装置的选择上,可优先考虑采用双向球形体积管对液体超声波流量计进行现场检定。     

大尺寸自由曲面部件组合测量现场全局标定优化方法与应用

为了解决全局测量与局部精度控制的矛盾,为大尺寸复杂尺寸测量提供科学依据,研究了集成激光跟踪仪与光学扫描仪的组合测量及其全局标定。在扫描仪固定机构上建立了基坐标系,为激光跟踪仪提供了位姿观测基准。通过变换标定系统各组件的相对位姿以获取冗余观测数据,采用测量平差优化技术完成了扫描仪基坐标系与自身测量坐标系间的坐标转换关系的标定。此过程在测量之前完成,降低了对测量过程的干扰。利用激光跟踪仪实现了光学扫描仪的实时位姿监测,结合基坐标系标定结果实现了局部视角测量数据的统一转换。基坐标系的标定在测量之前完成,全局标定无需中介标定装置的辅助,减少了坐标转换环节并提高了测量精度与效率。对比实验表明,提出的全局标定与测量技术可有效地控制整体测量误差,能够满足飞机装配质量的在线检测需求。     

颗粒浓度光纤探针标定装置设计及研究

通过自行研制光纤探针颗粒浓度标定装置,在标定原理的基础上进行实验分析,通过实验数据拟合获得标定结果,并依据标定结果在循环湍动流化床上进行局部颗粒浓度实验研究,实验结果验证了标定方法及结果的正确性及标定装置的可行性。标定装置的设计,将为流化床的流体动力学特性的研究提供参考。     

激光跟踪多边测量自标定优化方法

激光跟踪多边法在测量空间大尺寸物体时,测量精度受诸多因素的影响.自标定过程是否精确是其中一个关键因素.本文提出一种自标定优化方法,通过引入优化标定点的十字交叉空间分布模型,对初次自标定得到的激光基站数据进行再次标定,利用优化算法求出更为精确的激光基站数据,从而减小了自标定过程中产生的误差,提高了激光跟踪多边测量的精度....     

基于激光跟踪仪的多目视觉全局标定算法研究

全局标定是大尺寸检测系统中多目视觉完成数据融合非常重要的一个环节。通过特定的双目立体视觉标靶板结构,在完成双目立体视觉标定前提下,通过激光跟踪仪及相关视觉算法,完成多目视觉下的全局标定,并将该技术应用于大型轨道客车车身关键尺寸检测场景中,通过实验分析,该全局标定算法具备了良好的健壮性,提高了大型轨道客车车身关键尺寸检测现场适应性,提高了检测效率及精度。     

超声波测膜厚技术的精度标定研究

由于齿轮、轴承等机械零件在使用中依靠润滑剂来降低摩擦磨损,而润滑剂的厚度会影响润滑的效果,因此对润滑剂厚度进行检测有重要的意义。超声波测量法是润滑剂厚度测量的一种无损检测法,但目前缺乏超声波探头的测量精度对实验结果的影响研究,因此设计了一种超声波探头测量精度的标定装置。利用此标定装置测量了3种材料(不锈钢、铝和PMMA)与水分界面处的反射系数,并基于共振法测量了不同厚度的水膜。结果表明超声波探头的测量误差低于5%,满足液体膜厚度的测量要求。     

基于动态波形互相关算法的风速传感器的研究

针对超声波渡越时间检测中采用阈值法易受噪声干扰等问题,采用互相关算法进行回波到达时间检测。在超声波信号处理算法中,选取实时动态参考波形与接收波形进行互相关运算,实现风速测量。相比回波法和静态参考波形法,该方法可以有效克服环境因素变化引起超声波包络形状改变导致的相关性下降。在自主设计的超声波风速传感器上进行温度试验和音速喷嘴气体流量标准装置标定,试验结果表明该方法具有良好的测量准确性与环境适应能力。     

基于双平行平面相机模型的钢板尺寸视觉测量

提出基于双平行平面相机模型的视觉测量方法,用于测量生产线上运动钢板的尺寸。该方法采用数据驱动的方式计算像点在标定平面上投影点的世界坐标;采用k近邻(k-NN)方法生成目标在标定平面上的无畸变投影图像,并建立投影图像与世界坐标系的直接关联。提出了双平行平面模型下相机光心位置标定算法,利用线结构光进行板材厚度测量;在无畸变的投影图像上利用钢板边缘间的平行和垂直性进行钢板边缘特征提取,通过边缘直线的世界坐标方程求取长宽尺寸。最后,给出了针对大尺寸钢板测量的多相机测量系统框架。提出的方法为单目视觉测量方法,相比于其他方法具有现场安装简单和标定工作量小的特点。通过图像分辨率为640×480的相机对尺寸为80mm×50mm×15mm的标准铝块进行了测量,结果显示:厚度测量误差为0.1mm,长度和宽度的误差在0.2mm以内。实际应用中测量精度远高于加工精度,能够满足产品计量的要求。     

基于三次样条插值的盐度监测控制装置的温度补偿算法

针对采用电导率法的海水盐度淡化装置中电导率随温度变化的问题,提出了一种三次样条插值的方法进行盐度传感器温度补偿。设计了以STC12C5A60S2单片机为主控芯片,集成人机交互、状态显示、报警并驱动继电器动作等功能的盐度监测控制装置,着重研究了二元函数定元的一元函数三次样条插值的温度补偿算法。通过实验标定的温度传感器对盐度范围为0~20 ppm,温度范围为0~60℃的常见海洋温度,利用三次样条插值方法进行数据标定。将盐度监测控制装置和CON200水质分析仪器进行对比测量实验,实验结果表明该装置的精度满足要求。     

基于机器视觉的冲压件感兴趣区域尺寸测量

针对生产线上对冲压件尺寸的高精度测量要求,利用机器视觉技术,设计了对冲压件中感兴趣区域(ROI)尺寸的在线测量系统,实现了自动化在线尺寸测量。设计ROI提取算法,主要提取两条直线分别与半圆弧相切的特殊几何特征。通过最小二乘法和最小平方中值法,对提取的几何特征进行精确拟合。利用量块对系统进行标定,通过标定测量出工件实际尺寸。实验结果表明,这里算法能精确地测量出冲压件的ROI尺寸,达到精度要求,能够满足实际生产的需要。     

液固两相介质多频超声粒径分布测量

液固两相流动广泛存在于工业过程中,其粒径分布信息在线测量对生产优化与控制十分重要。超声法作为无扰动式多相流动参数测量方法,其衰减特性与固相颗粒粒径、体积分数等密切相关,可用于实现粒径分布在线测量。本文搭建液固两相介质超声衰减实验装置,装置采用石英砂作为固相颗粒,自来水为液相,利用线性调频超声信号激励研究液固两相介质的超声衰减特性。实验结果表明,随着激励频率和固相体积分数的升高,超声衰减系数逐渐增加,采用Twomey及遗传算法等对液固两相介质粒径分布进行反演,测试结果与马尔文激光粒度分析仪的粒径分布结果相比,相关系数为0.918。     

小波变换在超声探伤仪检测回波处理中的应用

超声检测时探伤仪的电噪声和被检粗晶材料的散射噪声严重影响检测回波的信噪比。研究小波变换软阈值去噪方法在超声检测回波处理中的应用。在分析仪器电噪声、材料散射噪声和缺陷回波的小波变换特性的基础上，提出一种用一个尺度问变化的门限阀值来抑制噪声回波的小波变换系数再重构检测回波的方法提高信噪比。距离一波幅一当量曲线测定实验结果表明，该方法具有很好的去噪效果，处理后的回波损失小，能保证超声探伤的定量准确性。     

金属材料小缺陷超声反射信号建模及识别

为了能从含噪声金属材料超声检测信号中有效识别出微小缺陷回波,建立了金属材料超声反射信号模型并提出了基于相关系数的微小缺陷回波识别方法。对含微小缺陷金属材料超声脉冲反射信号的成分进行分析,建立了基于散射声场与高斯回波理论的优化超声回波模型。设计了超声缺陷回波位置识别方法。该方法对超声脉冲反射信号去噪后,取探头发射脉冲信号为参考信号;然后与去噪后的信号逐段求解相关系数;最后对该相关系数序列进行阈值化处理,获得缺陷回波在超声回波信号中的位置。将利用上述优化超声回波模型生成的超声反射信号及其频谱与实验获得的金属材料超声反射信号及其频谱进行了对比,结果表明:两者的时频域特征具有一致性。当将阈值设定为相关系数序列最大值的60%时,能够有效从超声背散射信号中识别出金属材料微小缺陷回波。     

基于盲反卷积和参数化模型的超声参数估计

在超声检测中,往往需要获得传播时间(TOF)、回波个数、中心频率、幅值等全面的信息,来综合评判缺陷的位置、大小和类型。通过建立多回波的卷积模型和参数化模型,给出一种结合最小熵盲反卷积(MED)和期望值最大(EM)算法思想的超声回波参数估计方法。首先基于卷积模型,采用最小熵反卷积,实现了重叠多回波信号的有效分离;再基于参数化模型和所获取的回波个数,给出了基于期望值最大算法思想的参数估计算法;最终实现了重叠多回波超声信号TOF、回波个数、中心频率、幅值等参数的精确估计。仿真和实验验证了该方法的有效性和优点。     

基于粒子滤波的电力机械设备状态在线监测

为提升电力机械设备状态在线监测的效果，提出基于粒子滤波的电力机械设备状态在线监测方法。通过人工萤火虫群算法改进粒子滤波算法后，借助随机子空间算法构建改进粒子滤波算法所需状态方程。利用该状态方程获取电力机械设备正状态观测矩阵和输出矩阵数值，并将其看作模态参数，依据该模态参数计算粒子滤波状态序列和电力机械设备振动状态变量数值后，构建粒子滤波器，使用该滤波器去除电力机械设备振动信号内干扰噪声后，对电力机械设备振动信号实施归一化处理，得到粒子权重概率和改进粒子滤波监测数值。通过设置振动信号监测步长和阈值，计算监测信号与采集信号差值，使其与所设阈值进行对比，获取电力机械设备状态在线监测结果。实验结果表明，该方法监测的电力机械设备信号最大偏差数值仅为0.003 dB,具备较好的信号跟踪能力，且具备较好电力机械设备振动监测能力。     

基于能量变化率的气体超声波流量计信号处理方法

针对气体超声流量计信号处理中不易找到稳定的测量特征点的问题,提出了一种基于能量变化率的过零检测信号处理方法,以及最优阈值参数的选取方法。基于能量变化率的过零检测信号处理方法首先求取能量变化率曲线上的关键阈值点,然后回溯到原始波形信号上,找到对应的过零点,并以此作为信号的稳定特征点,进而求得信号的传播时间及气体流量。在以FPGA和DSP为核心的气体超声流量计信号处理系统上实时实现了算法,并进行标定实验,实验结果验证了方法的有效性。     

单颗粒气溶胶质谱仪自动粒径校正方法

单颗粒气溶胶质谱仪通常采用空气动力学透镜进样,通过测量透镜出口每一个颗粒物的速度来推算颗粒物的空气动力学直径。然而,颗粒物速度受透镜前端压力的影响较大,该压力发生微小变化就会导致颗粒物粒径检测发生偏差。本研究提出一种适用于单颗粒气溶胶质谱仪的自动粒径校正方法,预先记录几组一定透镜前端压力范围内的粒径校准参数,然后根据进样压力的变化,使软件自动通过插值算法拟合相应的粒径校正方程对颗粒物粒径测量值进行校正,从而保证在指定的压力波动范围内粒径测量结果的准确性。实验结果表明,当透镜前端压力在164.92~352.45 Pa范围变化时,该方法对于152~3100 nm颗粒物的测径偏差大部分都在10 nm以内。模拟结果表明,该方法能够保证仪器在海拔8 km范围内粒径测量的准确性,可以应用到所有采用空气动力学进样及激光颗粒物粒径测量的仪器中,能够极大地增加仪器对外界环境的适应性并提高数据结果的可靠性。     

超声波传输时间精密测量方法及应用研究

根据超声波回波信号是一个变幅周期性信号这一特点,提出一种用数字细分来精密测量超声波传输时间的方法,阐明了超声波换能器驱动电路原理及利用FPGA电路和高分辨率A/D电路通过高频采样来实现这一方法的原理,并采用该方法和电路设计了超声波流量计。指出超声波传输时间测量的分辨率取决于超声波信号的频率和A/D电路的分辨率,为保证测量精度,应尽可能采用较高的采样频率。超声波传输时间的测量综合了全部回波信号采样数据,有很好的可靠性和很强的抗干扰能力。     

基于超声参数化和熵模型的汽车焊点质量识别

汽车焊点的超声波检测过程中,超声回波为非稳态信号,特征不易提取,同时焊点缺陷类型众多,导致汽车焊点质量的自动判定与识别比较困难。因此,提出一种基于超声信号参数化和判别熵模型的汽车焊点质量智能识别方法。通过建立汽车焊点超声回波信号的参数化模型,再基于EM算法思想,提出多回波超声信号的特征参数估计算法。根据提取的超声信号时频特征值,结合判别熵对特征值的有效性进行监督,提取最优特征值子集,最终实现汽车焊点质量类型的智能识别。焊点的实际检测结果验证了方法的有效性和识别的准确性。     

基于粒子群参数优化的 O-VMD 数据处理方法研究

针对电磁超声测厚换能器保护提离距过大导致回波信号微弱且信噪比低,难以在时域内直接准确提取渡越时间得到精 确厚度值的问题,提出频域内粒子群(PSO)优化变分模态分解(VMD)参数的 O-VMD 渡越时间提取方法。 分别对分解层数和 惩罚因子选取固定参数,及基于峭度与功率谱熵联合适应度函数的 PSO 算法获取 VMD 遍历优化参数,进行双次 VMD 处理,滤 除高频及低频噪声;选取能量最大模态进行信号重构,并应用希尔伯特变换获取回波信号时差。 在不同提离条件下,对不同厚 度铝板检测数据采用 O-VMD、经验模态分解(EMD)等方法进行信号对比处理,结果表明,提离距在 0 ~ 2. 1 mm,O-VMD 方法最 大误差为 0. 67% ,且误差与提离距成正比,为精确获取高提离距测厚数据提供依据。