高精度超声波流量计的设计

超声波时差法是流量计量的常用方法,通过测量超声波在流体中顺流、逆流传播的时差来计算流量。本文讨论了一种时差法超声波流量计KH-5的设计方法,给出了流量计的电路结构,详细论述了超声波发射/接收、调理电路的工作原理。文中描述了高精度时差算法的原理及程序设计方法,讨论了流量的算法及各种扩展应用。经计量标定,KH-5可以达到0.5级的精度。在计量应用中,可以在热力站、工厂车间等场景的工况下正常工作,计量稳定可靠。     

基于CFD的超声波流量计最优声道位置研究

时差法超声波流量计圆形管道内不同声道位置上流体平均流速与管道截面平均流速的关系已被广泛研究,但是对于非圆形测量管体尚缺乏相应报道.本文针对某种方形管道,采用计算流体动力学(CFD)方法获得管道内的流场分布,进而通过数值计算得到时差法超声波流量计不同声道上K系数(即超声波传播路径上流体平均流速与管道截面流体平均流速之比)随雷诺数的变化关系,并选取K系数随雷诺数变化最小的声道作为最优声道,研究结果有利于简化流量补偿计算.     

基于数字仪器的超声波流量计研究平台设计及实现

本文利用实验室常备数字仪器结合虚拟仪器技术,设计并实现了超声波流量计研究平台.该系统南运行于上位机的应用程序控制Agilent 33220A数字信号发生器激励压电陶瓷传感器发射超声波,并控制Agilent DS06012A数字示波器采集和存储超声波传感器接收到的信号,将其传送至上位机,然后凋用MATLAB程序完成超声波信号处理及时差计算,进而求得被测流量.该平台为更高效地研究和开发新型超声波流量计提供了条件.     

时差法超声波流量计误差分析与研究

在检测液压系统故障时,利用时差法超声波流量计检测流量已经得到广泛使用,该文针对超声波流量计在使用中可能出现的误差进行分析并提出修正方案,进一步提高时差法超声波流量计在液压系统故障检测中的准确应用。     

时差法在超声波气体流量计中的应用研究

为了提高小管径煤矿瓦斯抽采管道的气体流量测量精度,基于时差法测量原理设计了超声波气体流量计,采用一对40 kHz的收发一体式超声波换能器作为发射和接收元件.以74HC00与非门设计的推挽式超声波驱动电路实现了低压驱动超声波换能器,并用集成红外遥控接收芯片CX20106A和单稳态触发器4013构成了信号调理电路,实现了对固定波形的稳定检测.利用高精度的时间数字转换芯片TDC-GP21作为计时芯片,实现了极低风速的测量.实验测试表明:设计的硬件电路具有良好的性能,测量风速分辨力可以达到0.1 m/s,提高了气体流量的测量精度.     

宽波束超声波流量计的研究

宽波束超声波流量计对窄波束超声波流量计存在波束偏移、零点漂移、安装要求高等问题做了改进.本文介绍了宽波束的激发和流量计的系统结构.电路中采用锁相带通滤波器和对数放大器,保证有效信号的可靠接收.     

管段式矿用钻孔超声波流量计研究

为了保证煤矿井下的安全施工,掌握抽采工作面内部的瓦斯分布情况,提出建立以单个瓦斯抽采孔为监测单元的抽采监测系统,为更合理抽采方案提供数据支持。针对钻孔特性,利用TDC1000模拟驱动与TDC7200时间测量芯片,研制了一款基于时差法的管段式矿用钻孔超声波流量计。详细论述了装置的总体框架、测量原理及软硬件设计,并通过标准设备对装置性能进行了验证。试验结果表明,该装置性能优良,能够为煤层气抽采效果评价提供有力的数据基础。     

基于自适应滤波算法的超声波气体流量计

针对超声波气体流量计在使用过程中普遍存在的测量精度不高、稳定性差等问题,提出并实现了基于时差法和新型自适应滤波算法的超声波气体流量计。该流量计硬件部分由STM32F103主控芯片、高精度计时芯片TDC-GP22等组成,保证了系统的计量精度;软件部分采用了一种改进型卡尔曼滤波算法,在保证滤波效果的同时有效提高响应速率,并且将其与算术平均滤波相结合,根据流体渡越时间差的变化率提出了新型自适应数据滤波算法。通过实验对比发现,该新型滤波算法有效降低了系统的测量误差,在0.25～40 m³/h流量范围内,系统的最大测量误差为1.08%,满足1.5级精度标准,同时使得系统零漂减小为原来的一半,大大提高了系统的稳定性,满足了实际工程应用的需要。     

基于电压调幅的超声波流量计研究

针对非稳态流场中流体测量时存在的问题,在超声波流量计过零点检测判定渡越时间的基础上,采用电压调幅的方法产生超声波换能器激励信号,然后通过检测接收信号的幅值变化特征点定位波形。针对流场中流速不稳定可能导致的波形不稳定情况,采用中值滤波的方法减小误差。为避免ADC芯片位数和AD转换速率限制导致渡越时间测量误差问题,在数字波形特征点判定基础上,采用过零点检测从模拟波形上获得渡越数据。实验结果表明,该方法具有一定的可行性,可以达到对超声波脉冲序列准确处理、定位的目的,测量误差可以控制在在1.5%以内,可以达到二级精度仪表的要求水平。     

T型头在提高气体超声波流量计信噪比中的应用分析

超声波流量计广泛应用于苏里格气田天然气外贸交接工作,由于与超声波流量计串联使用的调节阀节流而产生的噪声对超声波流量计的正常工作产生了较大干扰,造成气体流量计量失准。本文通过第五天然气处理厂增加T型头后流量计的工作情况,对T型头在超声波流量计计量工作中的降噪性能进行了探讨。     

新型时差法超声波流量计

结合时差法超声波流量计的基本原理,提出了一种多脉冲法的设计方案.选用了时间数字转换芯片TDC-GP2、MSP430F155单片机和ispLSI1032 CPLD等芯片,介绍了时差法超声波流量计的测量原理,阐述了测量系统的组成及软硬件设计,详细分析了ispLSI1032内部各组成模块和设计原理;得到了较好的实验结果,测量结果波动的峰峰值不超过2 ns,2 s内可以跟上流速变化,精度高于1%.     

基于蒙特卡罗模拟的超声流量计可靠性研究

文中基于随机Petri网理论,对某超声流量计进行动态可靠性建模.以超声流量计的传感器为例建立故障树模型,对超声流量计传感器的运行特性作出分析.利用MATLAB仿真软件模拟出超声流量计的传感器的动态可靠性数据,进而得出传感器的稳态可靠性指标.     

超声波热量表的设计

基于超声波流量测量原理，采用高性能单片机MSP430和高精度时间测量元件TDC—GP2设计了微功耗并具有M-BUS通信功能的热量表，并对热量表的硬件结构及主程序进行研究。     

电液比例阀性能测试用复合流量计的研究

该文基于液压缸和位移传感器设计复合流量计,克服常用流量计工作压力低、单向测量、动态特性差等缺点;通过对比与常用椭圆齿轮流量计的阶跃响应以及应用于电液比例阀性能测试中,表明了复合流量计具有良好特性,为电液比例(伺服)阀等液压元件的性能测试提供技术支持。     

Improving Rivet Performance by Ultrasonic Shock Treatment

Russian Engineering Research - The reliability of rivets is improved if the residual compressive stress is uniformly distributed over the joint thickness, with simultaneous decrease in the riveting...     

超声相关微流量计研究

提出了运用互相关技术测量微小流量的新方法。通过自动加标识物使单相流的测量转换为双相流的测量，使互相关技术在单相微小流量的测量中得到较好的应用。主要介绍了新方法的原理、传感器的设计、系统的硬件构成以及信号处理的方法。     

超声波流量计的高精度测量技术

本文研究了时差法超声波流量计传播时间的测量技术,采用高性能的复杂可编程逻辑器件（CPLD）代替分立器件,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）和复杂的逻辑控制实现信号的精确测量;利用逻辑分析实现倍频,使计数器的计数频率达到160MHz,通过软件和硬件方法实现传播时间范围控制和可靠性检验。实验结果表明,超声波传播时间误差在7纳秒以内,达到了设计要求。     

基于CPLD的超声波流量计系统的研制

近年来,超声波作为一项较新的技术应用越来越广泛.本文采用复杂可编程逻辑器件CPLD研制出一种用时差法来测量流量等数据的高精度超声波流量计系统,实验证明其工作稳定,精度高.