基于互相关理论的时差法超声波流量检测系统

介绍一种时差法超声波流量检测系统.系统以两超声探头同侧V型安装方式.采集顺、逆流回波信号经插值后作互相关处理.由互相关函数的峰值得出两回波信号的时差,间接测出流量.插值算法的引入,提高了回波信号的时间分辨率实现了微小时差的测量.该系统测量精度高、统计特性好,在液压系统的测量中取得了较理想的效果.     

基于互相关和函数型神经网络测量声波渡越时间

由于硬件电路的影响,采样频率的提高受到了限制,直接对发射端和接收端的采样信号进行互相关所确定的声波渡越时间精度较低,为此提出一种基于互相关和函数型神经网络测量声波渡越时间的方法.首先介绍声学法测温、互相关和神经网络的基本原理,该方法是利用传统方法得到的互相关函数在峰值附近的函数值来训练函数神经网络,然后利用训练好的神经网络进行插值运算,从而得到细化后的互相关函数局部曲线,再对该曲线进行寻峰从而得到声波的渡越时间.最后通过仿真实验验证了这种方法的有效性.     

铁路风速传感器现场校准装置研究

针对目前铁路上广泛使用的WXT520超声波风速传感器存在检定及校准效率低、精度低、时间长等一系列问题,基于皮托管测量风速的原理,结合风洞设计理论,设计了一种能够快速、准确地提供均匀和稳定风源的低成本可移动微型低速风洞。通过将皮托管风速的测量值与被检定传感器风速的测量值进行对比,实现在现场完成对风速传感器的校准。利用Solid Works建立了WXT520风速传感器和低速风洞的三维模型,并导入Fluent中进行仿真计算。仿真结果表明,该风洞满足传感器的校准要求,并通过实验进行了验证。     

基于超声波及压力互相关动态流量软测量方法的探讨

由于流量动态变化的机理和相应状态下流场的分布描述还不清楚,如温度、黏度的变化等对流量的影响,因而精确的动态流量模型还难以建立。针对存在的问题,利用超声波在流体中传播时加载了流体速度信息,结合压力互相关法,提出了在层流状态下,运用系数加权将两者综合进行非接触式流量软测量方法。避免了模型推导带来的误差,且不会造成压力损失,不影响流体状态,使系统具有较高测量精度和稳定性,并对影响系统精度的参数的标定方法进行探讨。该方法对动态流量测量具有积极的推动作用。     

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。     

基于波形分析的氧传感器故障诊断方法研究

氧传感器通过检测发动机排放尾气中氧离子的含量进而获得混合气空燃比信号.空燃比的大小直接影响发动机有害气体(HC、CO、NOx)的排放量,因此本文对比分析帕萨特1.8T发动机中氧传感器的正常工作波形和故障波形,提取波形上特征值,建立BP神经网络,输出故障类型.通过10组测试数据的诊断结果得出结论:基于波形分析的氧传感器故...     

风向风速传感器的原理及其检测研究

在目前基于无人看守的地面气象观测改革的背景下,积极探索提升基站人员快速判断故障和排除故障的能力,是保障各项设备稳定运行的重要前提。本文基于目前基站维护维修的方法滞后现状分析,探讨新型的风向风速传感器其具体的工作原理和检测内容,以供相关人员参考。     

基于ARM的超声波风速测量系统

介绍了超声波时差法风速测量的基本原理,以及基于ARM微控制器的风速测量系统的实现方法.给出了以LPC2131芯片为核心的硬件设计的总体框图.详细地阐述了放大滤波电路、外围接口电路的设计,以及超声波风速测量系统的软件设计.系统具有结构简单、精度高、功耗低和扩展方便等特点.     

超声波气体流量计在低压环境的应用

为了验证超声波气体流量计在低压环境的工业适应性,该文自主研发了针对低压环境的矿用超声波气体流量计样机,在压力测试平台上分析了管道压力对超声波接收信号衰减的影响。主要针对负压环境下超声波信号信噪比低的特点,采用窄带滤波结合自动增益控制技术实现了超声波信号的稳定接收,采用相对阈值法结合过零检测法完成超声波渡越时间解算和流量计算。在煤矿负压管道中展开工业性试验,试验结果表明该设计方法测量精度优于±2. 86%。     

基于ARM的超声波法风速风向测量系统

设计了一套基于改进时差法的收发一体式超声波风速风向测量系统,以ARM芯片LPC2136为核心,采用了模块化的设计思想,根据电路功能详细设计了超声波收发、信号调理、数据量化、人机接口、系统电源与时钟及网络通信六大模块,同时在软件设计中采用了接收信号范围门与小波变换相结合的数据处理方法来精确定位超声波传播时间,对程序进行了整体优化。系统可实现风参数的精确测量、实时显示及与上位机PC的灵活通信等功能。     

法兰螺栓紧固力超声测量研究

针对法兰螺栓安装过程中紧固力难以测量和控制的问题,建立法兰螺栓超声测量模型并设计了法兰螺栓紧固力超声测试系统。系统首先基于FPGA和以太网技术设计了周期脉冲激励、数据采集、高速通讯传输、信号处理模块实现超声信号的发射和接收,并采用阈值法和极值法相结合来提高对超声渡越时间的测量精度,然后根据法兰螺栓超声测量模型计算得出螺栓紧固力大小。螺栓标定实验表明：法兰超声模型可靠,且标定系数的重复准确度达±2.4%;超声法—应变片法对比试验表明：所设计的测试系统能够实现螺栓紧固力的测量,与应变片法的相对误差不超过5%。     

基于12864液晶模块的动态波形显示实现方法

以微控制器AT90CAN128为核心,探讨了一种12864液晶动态波形显示实现方法。设计了显示电路的硬件连接,给出了实现液晶12864动态曲线显示需要的驱动函数,具体分析了如何用带S6B0108控制芯片的12864模块实现模拟量和数字量动态波形显示的方法。     

基于三层悬臂梁结构的电容式风速传感器设计

为解决传统电容式测风传感器的输出非线性,设计了一种基于MEMS微机械加工技术的电容式风速传感器.传感器的敏感结构创新性地采用了一个三层结构的悬臂梁,这种三层结构的悬臂梁构成了一个平行板电容器.风力作用于传感器敏感结构引起电容器的极板面积、极板间距以及绝缘层介电常数的变化,从而引起电容器输出电容的变化,通过测量传感器输出电容的变化值可以实现风速的测量.基于流体力学原理和多层悬臂梁理论对传感器进行了理论分析,并为传感器设计了制作工艺流程.     

基于广义互功率谱的温度检测方法

声温法是基于声波与CT技术相结合的非接触测温法,声波信号飞渡时间的精确测量是温度场检测的关键环节,在低信噪比、复杂混响的背景环境下,传统相关算法无法准确计算出声信号的时延。采用广义互功率谱相位分析算法来克服背景环境中乘积性干扰和卷积性干扰,通过对采样信号进行白化处理,并随信噪比的变化调整互功率谱的权值,来提高时延估计算法的抗噪声与抗混响能力。理论推导和实验结果分析证明,与传统相关函数分析算法和互功率谱相位时延算法进行比较,新互谱算法能有效克服噪声和混响干扰,锐化峰值,准确估计出声信号的时延。     

低热导率衬底的热风速风向传感器研究

为了提高热风速风向传感器灵敏度,提出了采用低热导率衬底的方法,并利用有限元模拟和实验结果进行了验证.本文设计的传感器采用圆形结构的加热与测温电阻,利用热温差的方法测量风速和风向.为了验证传感器衬底对风速灵敏度的影响,本文分别在玻璃和陶瓷衬底上利用MEMS剥离工艺加工出了热风速传感器,并进行了风洞测试.实验结果表明,两个传感器均可以完成360°风向检测,风速量程超过10 m/s.此外,通过对两组测量结果的比较可以发现玻璃衬底传感器的灵敏度比陶瓷衬底高,这与有限元模拟结果完全吻合.     

基于二次相关的超声波风速风向测量方法

为解决超声波测风仪存在的抑制噪声能力不足、受环境温湿度等影响导致稳定性差等问题,提出一种基于二次相关算法的三阵元超声波测风方法。首先结合超声波测风原理设计了一种三阵元测风结构,该结构包含3个收发一体式超声波换能器;其次依据该系统结构给出一种基于二次相关的超声波传播时间测量方法,利用二次相关算法对噪声抑制更强的性能可有效提高风速风向测量的精度,并从理论上说明了所提测风方法不受超声波本身传播速度即环境温湿度对其的影响。最后通过模拟仿真实验和搭建的实际测量系统对所提方法进行了有效性验证。在实际测量中风速风向角的最大测量误差分别为2.0%和2.1°,基本达到了超声波风速风向测量的精度要求。     

基于NFLMS算法的Wiener型传感器动态补偿

在测量系统中许多传感器的动态特性是一个非线性Wiener模型,即存在着严重的静态非线性和动态响应滞后。当被测量对象的变化率高于传感器的响应速度时,测量结果与真值之间存在较大的动态误差。为了补偿动态误差,文中采用模型参考和Wiener逆模型辨识的方法建立动态补偿单元。考虑到Wiener逆模型的参数在辨识过程中是慢变的,辨识算法采用非线性滤波最小均方根(nonlinear filtered least mean squares,NFLMS)算法。仿真实验和应用研究表明,使用NFLMS算法辨识得到的补偿单元,能够很好地补偿Wiener型传感器动态误差。     

基于声速追踪的超声波液体流量计量方法

针对环境因素、介质更换等造成液体介质声速变化引起的流量计量偏差,提出一种基于声速自适应的超声液体流量计算方法。在阈值法和求和互相关等方法的基础上,获取声波传播时间信息对流量进行修正。并通过实验,验证了该方法能够有效抑制声速变化对基于超声波方法计量液体流量的影响,提高了液体超声流量传感器流量计量的稳定性和可靠性。     

风速传感器回归方程的不确定度评定方法研究

风速传感器线性回归方程的不确定度是进行计量确认的重要参数。文章根据测量不确定度评定理论,详细分析了风速传感器线性回归方程测量不确定度的误差来源,提出了基于最小二乘法评定风速传感器线性回归方程不确定度的方法,并介绍了评定步骤。为了清楚展示评定过程,列举了气象用风速传感器线性回归方程测量不确定度的评定实例,得到校准结果为V=-(0.56+0.99V′)m/s,U=±0.74m/s。结果表明:基于最小二乘法评定风速传感器线性回归方程的不确定度是可行的,此方法也可扩展到线性测量系统的不确定度评定。     

热轧管材长度的相关在线检测方法研究

钢管管材长度的在线检测是实现热连轧的基础.介绍利用相关技术进行长度在线检测的原理和方法,详细分析了上下游传感器信号凝固、采样及渡越时间的确定等关键技术以及系统的测量误差.