基于DSP的四声道超声气体流量测量技术研究

针对超声波流量计在低流速流体测量中准确性低、可靠性低、误差大的缺陷,提出一种基于数字信号处理器(DSP)的四声道气体超声流量测量技术。首先,基于超声波流量计的测量原理选择时差法作为流量测量算法,并确定超声波流量计的声道布置方案;其次,采用数学积分法求取瞬时流量的加权系数,选取TI公司的TMS320F28335型DSP芯片,完成系统硬件的设计;最后,对接收信号进行滤波处理,模拟检测管道内静态和定量状态下流量情况。实验结果表明,在管道静态流量测量中各声道的平均测量误差为0.142%、0.214%、0.278%、0.365%,误差低于±0.4%,符合标准要求。而在低流速定量测量中,样机与标准表平均误差为0.945%,实验数据表明样机检测误差随气体流速的增大而减小,满足设计要求。     

基于小波分析的超声波到达时间识别

在时差式超声波流量计中,超声波到达传感器的时间点即超声波信号到达时间点在时间轴上的位置的检测对流体流速、流量的计算非常重要.本文运用了小波的奇异点定位功能,将希尔伯特变换和小波分析结合起来,并通过对仿真数据进行处理来说明这种方法的有效性.     

新型微机控制超声波流量计在水电站中的应用

<正> 1 引言对某一指定的精度,超声波流量计比许多其它类型的流量计具有更宽的测量范围。用传送时间方法,研究了一种新型微机控制超声波流量计。微机信号检测允许以4次/s进行动态测量,其流速分辨率为0.8mm/s 左     

一种气体超声波流量计信号处理方法研究

针对气体超声波流量计信号处理中很难确定特征点的问题,提出一种基于可变阈值过零检测的信号处理方法,准确地找到信号的特征波,从而求得超声波信号的传播时间,准确测量气体流量。在以DSP和FPGA为双核心的气体超声波流量计信号处理系统上实时实现这种方法。采用判断"台阶"的方法,剔除噪声干扰所带来的误差,提高测量结果的稳定性。采用分段线性校正的方法,修正非线性误差,提高系统的测量精度。气体流量标定实验结果验证了方法和系统的有效性。     

测量大管径流量的设想

测量大型发电厂循环水管的流量的方法一般有电磁流量计、超声波流量计、流速-面积等方法。电磁流量计受成本高、标定困难等限制,采用的不多。超声波流量计成本也高,此仪器实际上就是流速计,会受流速分布的影响,采用的也不多。流速-面积法采用的较多,一般用皮托管测量截面的流速分布,流量用平均流速和被测截面积之积或辛卜生公式求得,此法测量点多,时间长,太费力。     

混沌检测法在超声波流量计中的应用

针对时差法超声波流量计产生粗大误差的根源,本文提出了一种新的超声信号处理方法。该方法利用Duffing混沌振子对小信号的敏感性及对强噪声的免疫力,对微弱超声信号进行检测。实验表明,在强噪声的干扰下,混沌检测法能够对微弱超声信号的强弱区间进行有效的区分,可以剔除回波信号非常微弱的时间段。在超声波流量计的信号处理中采用该方法不仅能够避免粗大误差的产生,扩展时差法的使用范围,还能提高测量精度。     

基于SOPC的超声波流量计的研制

介绍了一种以Xilinx公司的Spartan-3E系列FPGA为控制核心的交叉声路的时差法超声波流量计。研究了交叉声路时差法超声波流量计的基本原理,阐述了超声波流量计的软硬件组成。采取了SOPC系统方案、交叉声路设计、噪声门限脉宽检测、软件纠错、数字滤波等提高流量计测量精度的措施。实验表明这些措施可以有效地提高系统的测量精度。     

时差法超声波流量计的研究

研究了时差法超声波流量计的测量原理及多声路测量原理,分析了实现高精度测量的设计方法：介绍了流量计系统的硬件组成原理和实现方法,以及软件功能和软件流程设计;采用高性能的复杂可程逻辑器件（ＣＰＬＤ）代替分立器件实现高精度计时和复杂的逻辑控制,以提高系统的稳定性和可靠性;利用超声波信号的自动增益控制（ＡＧＣ）和逻辑分析实现高精度测量;通过软件和硬件方法实现传播范围控制和可靠性检验。实验结果及精度分析表明     

明渠含沙水流流量测量精度分析——以超声时差法测流为例

水流中泥沙的存在对流量测量精度的影响一直是水力学的重要问题。本文以超声时差法测流方法为例，在室内明渠水槽中开展了不同含沙量(最大含沙量27 kg·m^-3，宁夏引黄灌区天然沙，中值粒径0.015 mm)对流量测量精度的影响测试研究，以电磁流量计及巴歇尔槽测量值为基准，对比了超声时差法在不同含沙量下的流量测量偏差，分析了含沙量对其流量测量精度的影响。结果表明：在含沙条件下，超声时差法的流量测量值总体偏大，且偏差量随含沙量增大呈增大趋势。多声路箱式超声时差流量计受含沙量影响相对较小，在本文泥沙粒径、含沙量范围内平均意义上流量测量偏差在7%；单声路超声时差流量计受含沙量影响较大，在本文测验环境下其在含沙量较高时测量值偏大300%～500%，基本处于失效状态。     

基于时差测距法的高精度倒车雷达预警系统设计

根据时差测距法的原理,采用STM32作为主控芯片,利用其定时器的PWM功能产生指定个数的脉冲信号作为超声波发射的信号源,通过触发其外部中断来测量时差。为实现高精度测量,在此基础上借助DS18B20测出环境温度实现声速的补偿,在接收信号的处理上利用滤波、检波、二值化等原理,实现了接收信号的零误判。     

超声波流量计的特点及在电厂流量测量上的应用

阐述超声波流量计的测量原理和特点,与其它常用流量计进行对比分析,给出电厂超声波测流的几个应用实例,表明超声波流量计已成为电厂部分场合测流的首选仪表。     

基于气体超声波流量计的间歇激励和信号处理

为了提高气体超声波流量计系统的响应速度,提出一种新的基于相邻峰值最大差值的气体超声流量计信号处理方法。为了进一步提高该信号处理方法的测量精度,又提出一种新的间歇式激励方法。采用间歇式激励方法能得到相邻峰值差值较大的回波信号,并且在不同流量下,相邻峰值最大差值的相对位置始终保持不变。在实际测量中,通过回波信号中相邻峰值最大差值的位置,确定回波信号的到达时刻,进而计算出超声波传播时间,得到气体流量。将间歇式激励方法和基于相邻峰值最大差值的信号处理方法在硬件系统上进行实时实现,并进行标定实验,结果验证了激励方法配合信号处理方法的高效性。     

200 MW机组锅炉二次风在线测量系统研究与应用

针对200Mw机组褐煤锅炉二次风风速和风量测量不准的问题,采用新型气体周向涡轮流量计和AS220-EA控制系统,使各个测点的测量值通过现场标定之后进行线性化处理,提高了二次风风速和风量的测量精度,也提高了二次风在线测量系统的可靠性,便于运行人员调整锅炉运行工况。     

新型医用超声波氧气流量计

以PIC16F886单片机为处理器和超声波检测技术为核心,以MPLAB编写系统软件,设计医用超声波氧气流量计。本系统主要由PIC单片机模块、信号切换电路、模拟放大电路、滤波电路和电压比较电路组成。将氧气通过定长的管道,单片机给超声换能器发送激励信号,测出超声波顺逆流的渡越时间和氧气温度。基于最小二乘法曲面拟合算法,构建氧气流量与温度和时间差的函数关系式,完成对氧气流量的测量。测量结果表明该系统稳定可靠,精度高,具有很高的工程使用价值。     

基于小波理论的局部放电超声波信号分析

变压器局部放电超声波信号在变压器内部中传播复杂 ,探头所接受到的超声波信号是一种时频有限的非平稳信号 ,所以运用小波分析处理超声波信号十分有效。通过实验得到处理超声波信号最合适的小波 ,同时给出合适的小波参数 ,最后对实际得到的超声波信号进行处理 ,结果表明利用小波分析处理超声波信号效果令人满意     

流量计仿真教学系统开发

针对当前流量计教学中存在的理论讲解过于抽象化、视频展示过于简洁,缺少互动环节,而实物演示教学设备成本太高的问题,设计了流量计三维教学仿真系统.在此系统设计中,以π型管段式超声波流量计为研究对象,首先是利用3DMAX建模工具对其进行三维建模,再将经过渲染处理后的模型导入上位机软件Unity3D中,然后制作能够控制教学展示的下位机系统,最后让下位机系统与上位机系统进行通信,从而实现了超声波流量计的三维动态展示和交互式教学仿真的功能.该系统充分利用虚拟现实技术中的三维建模技术和三维交互技术的优势,给教学带入了真实感,增强了学员学习的积极性,提升了学习效率,缩短了学习周期,降低了教学成本.     

基于回波峰值拟合的气体超声流量计信号处理

针对从气体超声波流量计回波信号中难以确定到达时刻,而仪表又要求具有较高实时性的问题,提出一种基于回波上升段峰值拟合的气体超声流量计信号处理方法,以及拟合峰值范围的确定方法。首先根据拟合峰值范围,在回波信号的上升阶段,选取若干个峰值点,对各峰值点进行最小二乘拟合,得到特征直线,将该直线与X轴的交点作为特征点,确定回波信号的到达时刻,进而计算出超声波传播时间,得到气体流量。研制实现基于回波上升段峰值拟合的气体超声流量计,进行标定实验,以验证方法和仪表的有效性。     

基于超声波方法的管内气固两相流浓度测量技术

对一种基于超声波被动接收原理的管内气固两相流浓度测量方法进行了研究。在煤粉的弯头外侧装设超声波接收器，通过接收气固两相流内固体颗粒撞击弯头管壁产生的超声波信号，经过增益器将信号传送到计算机，计算机对超声波信号处理后，根据不同固体浓度下信号特征的变化获得管内气固两相流的浓度。试验结果表明，该方法可实现气固两相流中固体浓度的连续在线测量，采用方均根电压作为超声信号的分析具有最佳的分辨率。     

一种高精度超声测距系统设计

基于超声走时法的超声测距精度依赖于声速和超声到达时间测量,据此设计了大发射功率、高频率超声发射模块,以实现较大的超声测量距离同时具有较高的分辨率,设计了具有放大倍数可调的二级精密仪表放大电路和高品质因数的滤波电路的超声接收模块,以适应不同的测量范围,并抑制共模干扰信号和其他频率信号的干扰,采用小波软阈值降噪来判定超声首波到达时间,并采用标准距离测量来确定环境声速.实验结果表明,该系统在1 m范围内精度高于1 mm,5 m范围内精度高于1.7 mm,实现了较高的测量精度.     

编码激励带宽对超声气体流量测量性能的影响

对比研究了四种不同带宽线性调频信号激励下,超声流量测量系统的性能。超声换能器为Senscomp中心频率125kHz,带宽10kHz的收发型压电换能器。信号产生、数据采集和时序控制由FPGA设计的专用电路实现。对接收信号进行脉冲压缩处理后,测得流速与横河1.0精度等级的涡街流量计比对,计算标准偏差和读数误差。结果表明,在B=20kHz的线性调频信号激励下,流速测量的误差和标准偏差最小;B=10kHz时,带宽与换能器带宽匹配,系统流速测量性能次之;B=5kHz时和B=50kHz时,流速测量性能最差。