数字科氏质量流量计正负阶跃交替激励启振方法

数字驱动由于其控制算法的灵活性可以有效地提高科氏质量流量计的工作性能.针对数字驱动的启振问题,本文基于模型分析和实验仿真,提出了正负阶跃交替激励启振方法.该方法通过跟踪检测传感器自激输出信号相位进行正负阶跃交替激励,使流量管的振动幅值持续、可靠地快速增大,进而结合非线性幅值控制算法和频率估计,可使流量管启振时间大幅度地缩短,克服了传统启振方法的局限性.针对高准型CNG050型科氏质量流量传感器,研制了基于DSP的二次仪表,并进行实验研究,验证了该启振方法的可靠性和优越性.     

气液两相流下微弯型科氏质量流量计信号建模

相比于普通的U型和Δ型科氏质量流量计,微弯型科氏质量流量计具有更高的频率和更小的相位差,测量气-液两相流时误差更大。为了揭示气液两相流测量误差的特性,针对微弯型科氏质量流量传感器输出信号的实验数据,采用数字过零检测方法提取流量序列。用概率密度分析流量序列的分布规律,再通过相关分析得到流量序列的数学模型,并验证模型的准确性。该数学模型由稳定分量和波动分量组成。稳定分量对应于气液两相流下流量实际测量的均值,其与真实值之间的偏差反映了气液两相流的测量误差;波动分量反映了瞬时流量测量的稳定性。     

微弯型科氏质量流量计测量气-液两相流研究

与普通U形和Δ形科氏质量流量计相比,微弯型科氏质量流量计固有频率更高、相位差更小,测量气-液两相流时误差更大。为此,设计气-液两相流实验方案,采用课题组研制的科氏质量流量变送器进行气-液两相流实验,采用BP人工神经网络对测量误差进行建模,得到误差模型,实现对气-液两相流测量误差的在线实时修正。实验结果表明,当密度降在0%~30%范围内变化时,通过在线修正,气-液两相流测量误差从原来的最大为-50%减小到-5%~3%以内,取得了很好的效果。     

科氏流量计应用于气液两相流测量的实验研究

以空气-水为介质,对科氏流量计应用于气液两相流双参数测量进行了实验研究.实验过程中保持液相流量一定,通过加入不同体积分数的空气来分析含气率对科氏流量计测量精度的影响,采用Weisman垂直上升管气液两相流流型图与实验数据进行了比较.结合实验结果,初步归纳出含气量、流型和科氏流量计测量精度之间的关系,总结出液相中含气影响科氏流量计测量精度的主要因素及其影响规律,为进一步研究科氏流量计气液两相流测量误差修正提供了一种技术方法.     

基于FPGA的科氏质量流量计数字闭环系统设计

设计一种科氏质量流量计(Coriolis mass flowmeter,CMF)数字闭环系统,实现CMF稳定闭环工作条件.采用高速数字电路以及现代信号处理技术取代了传统的模拟正反馈系统来实现CMF闭环控制,使CMF测量管稳定维持在简谐振荡状态.利用模拟数字转换电路(A/D)将传感器输出的信号完整采样,借助现场可编程器件(FPGA,Field Programmable Gate Array)对信号进行分析与处理,根据信号特性进行相应的数字滤波、幅值解算,实现CMF闭环系统的幅值增益和相位的精确控制.实验结果表明:该数字闭环系统具有动态特性好、稳定性好等优点.     

科氏质量流量计相位差检测新方法

基于科氏质量流量计的工作机理和实际工作情况下的信号频谱分析,提出了切实可行的相位差检测新方法。设计了改进的FIR数字滤波器,实现了对原始输出信号的实时滤波处理,有效地抑制了噪声的干扰,为科氏质量流量计的高精度测量提供了保证。同时该新方法提高了系统的动态品质。实验结果表明,所提出的方法和设计的信号处理系统具有实用价值。     

基于ANSYS的科氏质量流量计寿命分析

长期的应力作用于流量计振动管会使流量计振动管发生疲劳,产生疲劳裂纹,疲劳裂纹以一定的速率扩展,最后导致振动管断裂。基于ANSYS软件,结合金属疲劳定量理论,从静力学方面分析了ZLJC7型科氏质量流量计振动管被扭转时受到的剪应力的分布及在剪应力作用下振动管断裂的方向。     

超声多普勒流量计在固液两相流测量中的应用

通过实测资料,阐述了利用超声我普勒流量计测量各种污水、泥浆、矿浆等固液两相汉流量的实例与成果分析,以及施测中应关注的技术要求。     

夹钳式超声相关流量计及其在液／固两相流测量中的应用

本文叙述了一种可应用于液/固两相流的夹钳式脉冲超声相关流量计。检测随机流动噪声用的两对超声波传感器,是用卡钳装置牢固地夹紧在被测管道的外壁面上,不和被测流体直接接触,不会对流体产生任何阻碍作用。在线实时相关器的设计,采用了极性相关和峰值溢出检测原理。为兼顾仪表的流速测量范围和测量精度的要求,采用了可自寻最佳采样频率的闭环反馈式方案。     

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 Coriolis mass flowmeter based on a new type of elastic suspension

After a survey of the existing Coriolis mass flowmeters, all based upon the elastic deformation of the resonant sensor, this paper describes a new type of Coriolis mass flowmeter realised, in a prototypal way, in the DIME laboratories. The flowmeter prototype is composed of two attached elements: a stiff tube and an original system of independent elastic suspension which lets the whole sensor vibrate. In such a way, the new type of elastic suspension permits measurement independent from the elastic properties of the tube, not subject to deformation, realising a new mass flow sensor. The DIME prototype, which is described in the present paper, was studied and realised with the main aim of checking the mechanical behaviour of the new type of uncoupled elastic suspension.

Being the prototype and not a production-engineered version, for which it is possible to provide the metrological performances, the DIME flowmeter was tested on the DIME calibration facility, and the experimental results, which prove the linear behaviour of the prototype, are reviewed.     

计及负频率影响的科里奥利质量流量计信号处理方法

采用滑动Goertzel算法计算科里奥利质量流量计信号的相位差时，存在较长的收敛过程，其主要原因之一是忽略了负频率成分的贡献。基于DTFT递推算法，提出了一种计及负频率影响的科里奥利质量流量计信号处理方法。首先采用自适应格型陷波滤波器对科里奥利质量流量计的传感器输出信号进行滤波并求得其频率，然后采用计及负频率影响的DTFT递推算法计算两路信号之间的实时相位差，再通过频率和相位差计算出时间差，从而求得质量流量。仿真结果表明，该方法可极大缩短相位差和时间差计算的收敛过程，具有较高的计算精度，且当应用于实际的系统时不易发生数值溢出。     

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。     

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.     

Applications of digital signal processing methods in TOF calculation of ultrasonic gas flowmeter

Ultrasonic gas flowmeters (UGFM) are extensively used in petroleum, chemical, natural gas and other fields because of their distinctive measurement advantages. As the core technology of the UGFM, digital signal processing technology determines its measurement accuracy and stability. This paper systematically reviews the signal processing methods for measuring the TOF (time of flight) based on the principle of time difference method. According to the stability of the feature information extracted by different digital signal processing methods, the advantages and disadvantages of each method are analyzed. Aiming at the problems of serious energy attenuation, weak echo signal amplitude, and low signal-to-noise ratio (SNR) when ultrasonic signal propagate in the gas, different signal processing methods are evaluated and compared from the aspects of calculation accuracy, response speed, anti-interference ability and sensitivity to parameter changes. Finally, some improvement ideas and directions for further research are proposed according to the analysis results.     

科里奥利颗粒料质量流量计流量公式理论分析

本文通过对科里奥利固体颗粒料质量流量计的结构分析，认为该流量计无法获取实时的质量流量，并对公开的瞬时流量计算公式进行了理论分析，说明其理论上的缺陷，给出了详细的推证过程和更为精确的理论计算方法和措施。