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。     

JJF 1358—2012在引额济乌工程中的应用探讨

JJF 1358—2012《非实流法校准DN1000~DN15000液体超声流量计校准规范》提出了非实流校准大口径液体超声流量计的方法,应用于引额济乌工程中接触式双声道超声流量计的安装工作中。采用经纬仪测量管道内直径,使用全站仪对测量结果进行核查并计算出管道圆柱度,再次使用全站仪测量换能器安装位置,安装完成后测量声道长度和角度,以便对流量计进行参数设置。实验得到测流断面内直径为3 010 mm,两条声道长度分别为3 643 mm、3 648 mm,对应声道角分别为44.218 4°、44.074 6°,最后对体积流量的不确定度进行评定,其结果为Urel=1.5%(k=2)。     

时差式超声流量计单声道结构分析

单声道时差式超声流量计是流量测量重要仪器之一,其声道结构直接影响流量计测量准确性。该文从流量计基本工作原理入手,分析流量测量性能影响因素,对平面内管内反射式、平面内管壁反射式、正三角投影的立体空间3种代表性单声道类型结构与性能特点进行对比,指出通过增加反射次数来增长声道长度是单声道结构发展的普遍手段,而立体空间声道结构可灵活多变,且性能优越性好,是声道结构发展的重要方向。     

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。     

基于机器学习算法的超声流量计在线校准方法研究

为保证超声流量计使用中流量测量的准确度,基于机器学习算法建立超声流量计在线检验模型,研究超声流量计在线校准方法。首先,获取超声流量计的全部工作数据,得到信号指标、流态指标以及计量性能数据,对数据处理得到流量偏差预测模型的输入特征集;其次,分别基于随机森林以及BP神经网络算法建立流量误差预测模型,对使用中超声流量计的流量误差进行预测。选取五个不同的流量点,对两种模型进行验证分析,结果表明：对于两种模型,流量误差预测值与真实值间偏差的绝对值分别在0.15%以内以及0.19%以内;最后,对随机森林以及BP神经网络流量误差预测模型的性能进行分析,模型预测结果的均方根误差在分别在0.028%以内及0.089%以内。     

四声道超声波气体流量计自动增益控制电路设计

随着国民经济的迅速发展,冶金、化工等各部门对气体大流量的准确测量要求日益迫切。为了满足气体流量测量准确度不断提高的要求,超声波气体流量计被广泛应用于气体流量的检测与标定中。在超声波气体流量计的测量方法中应用最广泛的是时差法．时差法超声波气体流量计是通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播时间之差来计算气体流速的,它具有准确度高、非接触测量、宽量程、无压力损失、安装使用简单等特点,     

高精度超声波流量计温度压力补偿方法的探讨

高精度超声波流量计使用时因温度和压力引起的管道应变不仅要考虑管道截面积的变化还要考虑声道长度的变化对其造成的影响。本文针对飞行时差法超声波流量计流量测量时温度压力的补偿计算进行了系统分析,给出了在保证测量精度情况下的简化实用的实时补偿计算方法。     

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。     

气体腰轮流量计测量结果的不确定度分析

气体腰轮流量计属于气体容积式流量计的一种,根据其示值误差计算方法可分为A类气体腰轮流量计和B类气体腰轮流量计,使用仪表K系数计算示值误差的为A类,使用累积流量计算示值误差的为B类。针对这两类气体腰轮流量计的测量结果分别有不同的不确定度分析方法。     

基于CFD的双声路超声水表研究

基于时差法的超声水表在中、大口径的水流量测量中,存在超声波信号易受外界干扰以及小流量的测量重复性较差等问题。针对以上问题,本文设计了具有缩径结构的管路模型。其次,通过CFD数值仿真研究了缩径管路模型在低流速下的流场分布情况。最后对本文设计的双声路超声水表样机进行了相关试验。试验结果表明,本文设计的管路模型有效提高了超声水表在小流量处的重复性与可靠性。     

烟气超声流量计时间测量准确度校准方法研究

大口径气体超声波流量计广泛应用于烟道排放监测和工业控制等领域。超声波流量计的传播时间测量准确度校准是非实流校准的重要环节,通过建立超声波流量计时间测量准确度校准装置,实现对大口径气体超声流量计传播时间的非实流校准。该文首先提出3种不同的超声流量计传播时间校准方法,分析不同方法的影响因素,其次通过改变探头间距离,对不同探头间距时超声波流量计传播时间的测量误差进行校准。试验结果表明:超声波流量计传播时间的测量误差随距离变化,并确定利用标准声速对超声波流量计传播时间进行修正的方法更为准确,测量结果不确定度为0.2%。     

基于双差压的脉动流测量方法仿真研究

通过对脉动流工况下差压式流量计理论模型进行分析,提出基于双差压测量以消除流量导数项影响的算法,利用FLUENT软件对经典文丘里管内动态流场进行仿真,进而对脉动流量计算方法进行验证.仿真结果表明,利用传统单路压差法计算脉动流量时,由于遗漏流量导数项可产生很大测量误差,最大误差甚至可达-100％;而通过双路差压法计算脉动流...     

超流氦流量测量

超流氦是一处性质特殊的低温流体,其流量测量与一般流体有所不同,涡轮流量计、文丘利流量计和超声波流量计在一定条件下均能正常使用,较为特殊的还有射流流量计和第二声流量计,热脉冲流量计、热丝或热膜型流量计在超流氦流量测量中均不宜采用。     

烟道流量计量标准装置

为了解决我国烟道流量计的量值溯源问题,中国计量科学研究院建立了烟道流量计量标准装置。装置使用可溯源至标准转盘的激光多普勒测速仪作为原级标准器,采用激光多普勒流速剖面扫描和超声流量计波动修正的方式测量标准流量,经校准的8声道超声流量计为工作级标准表,具备了908~104840m3/h的测量能力,扩展不确定度为0.62%(k=2),可对最大口径为1m的流量计进行校准。装置下游测试段包括圆形管段和矩形管段,能够开展烟道流量计测量性能的研究。     

差压式流量计测量脉动流量方法研究

利用脉动流动工况下差压式流量计理论模型,给出了通过双路差压计算瞬时脉动流量的算法,并利用FLUENT软件对文丘里管内流场进行仿真计算,对脉动流量计算方法进行验证。仿真结果表明,单路压差计算脉动流量,由于遗漏流量导数项可产生很大测量误差,最大误差甚至可达100%;而通过双路差压计算脉动流量,可有效消除流量导数项影响,算例中最大误差降低至5%左右。     

6 种典型流场中超声流量计校准系数随企业污染源烟气排放量变化研究

采用计算流体力学方法,对6种典型流场中超声流量计校准系数随企业污染源烟气不同流速变化的规律进行研究。分析不同负荷下超声流量计校准系数相对标准偏差在不同声道角度、管道直径、声道布置形式、上游直管段长度、管道形式时的变化规律。通过国家烟道流量计量标准装置进行实验验证,验证结果表明:不同负荷下校准系数相对标准偏差均未超过1%,且可以通过单负荷校准实现对烟道超声流量计的校准。     

基于声学法测量气体分子量的初步研究

超声流量计可以实现当地声速的直接测量,声速与气体分子量存在定量关系,而分子量大小取决于气体组分.因此,可利用超声流量计实时测量得到的声速实现对天然气组分的间接核查,这对完善天然气能源计量体系具有至关重要的作用.该文分析声学法测量气体分子量的理论基础;以超声流量计为主体搭建声学法测量气体分子量的实验装置;并以氮气为实验介...