收藏本站
《华中科技大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

热式气体质量流量测量及补偿算法研究

张世荣  
【摘要】: 混合气体流量测量是工业过程中经常遇到的问题,在测控领域处于非常重要的地位。混合气体,例如煤气、天然气等一般都具有脏污严重、组分变化、温度和压力变化以及流量变化大等不利于流量检测的特点。本文比较了几种气体流量测量方法在混合气体中应用的优势和缺点,最终选取热式气体流量测量方法为本文的研究对象,用于混合气体的流量测量研究。根据热式气体流量计的基本原理,混合气体的组分以及温度改变都会导致流量计输出信号的变化,造成较大的测量误差。因此,本文研究如何对热式气体流量计的输出信号进行温度补偿和组分补偿,消除温度和组分变化的影响,提高热式气体流量计的计量性能,有理论和实际意义。 热式气体流量计源于“热线风速仪”,故本文先分别以反馈控制理论和传递函数分析两种方法对定温热线风速仪进行了研究。在此基础上,本文进一步研究了热式气体流量计的测量原理,建立了它的数学模型,并用数字仿真的方法对热式流量计进行了深入研究,具有一定的创新性,提高了热式气体流量计的理论水平。本文还对热式气体流量计的测量探头进行了深入研究,分析了探头的多种结构、探头的制作与安装误差对输出信号的影响,并分析了旋涡对探头的影响。 针对气体温度对热式气体流量计输出信号的影响,本文研究了几种温度补偿算法,包括分析补偿算法、双敏感元件温度补偿算法、采用单一传感器进行温度补偿以及使用电桥进行自动温度补偿。在对常规补偿算法研究的基础上,本文提出了一种新的自动温度补偿电路,该电路突破了热式气体流量计常规温度补偿电路设计上的某些限制,具有一定的创新性和实用性。 本文基于热式气体流量计的基本方程和实验结果分析了混合气体组分变化对热式气体流量计的影响,分析了组分补偿的必要性。在研究了基于换热方程分析以及基于实验研究和经验公式这两种现存组分补偿方法的基础上,本文提出了采用物性参数分析与经验公式相结合的热式气体流量计组分补偿算法,具有一定的创新性。还对补偿算法实现中的几个关键技术进行了研究。 为了验证本文提出的温度补偿以及组分补偿算法的正确性和有效性,本文设计了热式气体流量计样机。设计了新的温度补偿电路,分析了组分补偿算法的功能划分以及在流量计算机中如何实现等技术。本文设计的样机首先在吹风实验台上进行了实验研究,得出了样机在空气中使用时的基本特性数据。样机的温度补偿电路也在该实验台上进行了实验研究,实验结果表明了该补偿电路可以取得较好的温度补偿效果。然后将热式气体流量计样机应用于某煤气公司测量煤气流量,以验证本文提出的组分补偿算法,实验结果表明该组分补偿算法能有效补偿混合气体组分变化对流量计输出信号的影响,但也显示出该补偿算法在实际使用上还存在一些误差,需要进一步研究和完善。 本文对热式气体流量计温度和组分补偿算法研究的结论,提高了热式气体流量计的理论水平,有助于流量计的设计和推广,还有助于降低流量计的使用费用和维护成本。研究成果还大大扩展了热式气体流量计在变温度、变组分混合气体测量中的适应性。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TH814

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 代富;高杨;官承秋;周斌;何移;;热温差型微流量传感器的温度补偿方法研究[J];微纳电子技术;2013年01期
2 杨绪军;程大伟;杨康;;矿用多参数气体流量传感器设计[J];工矿自动化;2014年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 徐立超;;水质分析仪表在污水厂的应用[A];第二十五届中国(天津)2011’IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李跃忠;多声道超声波气体流量测量关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘仁磊;压气式断路器气流运动检测[D];沈阳工业大学;2012年
2 杨琳;空气流量传感器智能测试系统[D];武汉理工大学;2012年
3 聂勇刚;喷涂机器人防爆系统设计与动力学分析[D];南昌航空大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高冬晖,秦明;硅热流量传感器及其封装[J];微纳电子技术;2004年05期
2 高冬晖,秦明,黄庆安;硅热流量传感器封装的热模拟分析[J];半导体学报;2005年02期
3 章百宝,王伟;基于AduC812的CAN总线接口设计[J];兵工自动化;2004年01期
4 胡屏,柏军;单片机应用系统中的看门狗技术[J];吉林大学学报(信息科学版);2003年02期
5 李昌禧,张世荣;热式复合传感器分析[J];传感技术学报;2003年02期
6 沈玉秀,唐祯安,张洪泉;热线式传感器的研究[J];传感器技术;2004年05期
7 李长武,梁国伟;汽车用热线式空气流量传感器[J];传感器技术;2004年08期
8 邱立存;王汝琳;;超声波气体流量测量系统的实现[J];传感器与微系统;2006年01期
9 梁长垠;张守权;;热流量传感器温度补偿方法研究[J];传感器与微系统;2006年04期
10 闻帆;李长武;;热膜风速计温度校正研究[J];传感器与微系统;2006年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 牟文杰,吴舜英;拉伸作用对采用超临界CO_2发泡时气泡成核的影响[J];工程塑料应用;2004年05期
2 潘宝霞;贾朝阳;;挤出机双流道筒体的设计及换热能力的计算与分析[J];工程塑料应用;2010年09期
3 许建柳;;复合墙体室内温度响应研究[J];四川建筑科学研究;2010年03期
4 李茜;苏华;李晓虹;张燕;;地源热泵竖埋U形换热器一维数值模型[J];四川建筑科学研究;2012年02期
5 江伟;袁芳;李跃忠;;电容式涡街流量计测量方法研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年03期
6 李传瑞;王立涛;葛仁余;余小鲁;陈志浩;;CSP连轧过程变形的有限元分析[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年04期
7 张红;汪孟涛;;提高电磁流量计测量准确性的工程实施[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年01期
8 宋如敏;王恒青;;农产品加工的供热管道在传输过程中的热损耗分析[J];安徽农业科学;2009年02期
9 何伟斌;卢其伦;;正确使用超声波流量计测量空调水流量[J];安装;2009年09期
10 汪玉静,李宝宗,国永敏;不饱和烃同系物凝聚型物理性质递变规律的数学描述[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 容显政;解禾;黄宇飞;;用于环保的超声波流量计[A];2000电子产品防护技术研讨会论文集[C];2004年
2 季玲玲;周光魏;寇智慧;赵保国;杜志明;郭泽荣;;圆柱形烟花热自燃数学模型研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
3 顾克江;;双转子流量计在原油外输计量中的应用[A];江苏省计量测试学术论文集(2011)[C];2011年
4 顾克江;;基于油气集中处理系统涡街流量计测量不确定度分析[A];江苏省计量测试学术论文集(2011)[C];2011年
5 魏琪;赵俊;;太阳能空气集热器传热性能实验研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
6 介鹏飞;李德英;;能耗统计在建筑节能工作中的应用[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
7 贺建忠;幸利;马康康;;电解槽保温技术的应用与探讨[A];2011(昆明)中西部第四届有色金属工业发展论坛论文集[C];2011年
8 陈曦;沙奕卓;吕文华;;热线流速仪在风洞流场测试中的应用[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
9 孔令斌;;斯特林热机逆流换热式回热器[A];2011中国太阳能热利用行业年会暨高峰论坛论文集[C];2011年
10 赵博;武传松;;水下湿法焊接温度场的数值模拟[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王升飞;密度锁机理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
3 陆嘉;细水雾抑制熄灭气体射流火焰的实验研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 左远志;熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性[D];华南理工大学;2010年
5 詹跃东;质子交换膜燃料电池的综合智能协调控制研究[D];昆明理工大学;2010年
6 吴建民;固定床传热研究及费托合成固定床反应器的数学模拟[D];华东理工大学;2011年
7 姚栋伟;汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的空燃比控制技术研究[D];浙江大学;2010年
8 朱登亮;槽形竖壁冷凝强化规律研究与结构优化[D];华东理工大学;2011年
9 崔永章;内置折边扭带管内混合气体对流凝结换热与阻力性能研究[D];山东大学;2011年
10 李国富;高温岩层巷道主动降温支护结构技术研究[D];太原理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 侯建军;高温矿井热环境数值模拟及热害控制技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 王寅;颗粒增强铝基复合材料导热性能分析[D];南昌航空大学;2010年
3 亓玉栋;矿井冰制冷降温系统能效测试与诊断[D];山东科技大学;2010年
4 赵达;井下工具油浸试验装置温度控制系统分析[D];长春理工大学;2010年
5 何伟强;固液泵的数值模拟与试验研究[D];浙江理工大学;2010年
6 刘丽珺;基于时差法的超声波流量测试系统研究[D];浙江理工大学;2010年
7 纪文文;超重力燃烧合成YAG陶瓷热力学计算及过程仿真[D];山东农业大学;2010年
8 邵光;基于GPRS和ZigBee自动抄表的无磁热量表的设计与实现[D];山东农业大学;2010年
9 刘永;纤维混凝土夹心秸秆压缩块砌块墙的研究与开发[D];山东农业大学;2010年
10 王建秋;钢管组对机总体方案设计及关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余柏林;甘志银;刘胜;曹蕙;徐静平;;新型空气质量流量传感器的建模与设计[J];传感技术学报;2007年07期
2 余柏林;甘志银;罗小兵;曹蕙;徐静平;;应用于汽车的流量传感器研究[J];传感技术学报;2008年01期
3 赵伟国;宋执环;黄震威;;一种基于单传感器的热式气体流量测量方法[J];传感技术学报;2009年03期
4 蔡菲娜,刘勤贤;单传感器的数据融合及有效性分析[J];传感器技术;2005年02期
5 李跃忠,李昌禧;高精度超声流量传感器建模[J];传感器技术;2005年11期
6 邱立存;王汝琳;;超声波气体流量测量系统的实现[J];传感器与微系统;2006年01期
7 蔡春丽;刘志远;王惠玲;于海超;王洪岩;;基于恒温法的热膜式气体流量传感器的设计[J];传感器与微系统;2009年06期
8 沈平平;梁国伟;赵伟国;冯洁;;多探头热式气体流量传感器的设计与仿真[J];传感器与微系统;2010年11期
9 姚爱琴,马忠亮,孙运强;热敏电阻测量法的比较研究[J];测试技术学报;2002年01期
10 丁锦滔;PIC单片机与PC机的串行数据交换[J];电讯技术;2004年02期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 鲍敏;影响气体超声波流量计计量精度的主要因素研究[D];浙江大学;2004年
2 曹云东;高压SF_6断路器介质恢复特性的计算与分析[D];沈阳工业大学;2001年
3 余柏林;应用于汽车的温差式空气流量传感器的研究[D];华中科技大学;2008年
4 赵伟国;热式气体质量流量测量方法及系统研究[D];浙江大学;2009年
5 于镒隆;发动机管理系统开发的测试技术与平台研究[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 金跃川;汽车空气质量流量传感器的研究[D];武汉理工大学;2011年
2 余颖;活性污泥法污水处理过程智能建模及仿真研究[D];北京工业大学;2005年
3 王兵;冷轧乳化液浓度在线检测技术研究[D];华中科技大学;2005年
4 陈学永;超声波气体流量计[D];天津大学;2004年
5 李雯;热式质量流量计的设计[D];浙江大学;2007年
6 薛宁;硅基热温差式气体流量传感器的研究[D];大连理工大学;2007年
7 郑亮;风力发电机组风速检测的研究[D];华北电力大学(北京);2008年
8 王晓伟;车用热膜式空气质量流量传感器的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 华志斌;多声道超声气体流量计的精密测速技术[D];华中科技大学;2007年
10 刘阳;高压断路器喷口结构优化设计的研究[D];沈阳工业大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张峰;边可斌;;汤河水库供水计量运行管理的几点思考[J];水利科技与经济;2012年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王文涛;多声道气体超声流量计流场适应性[D];东北石油大学;2011年
2 边可可;燃气流量计现场检定装置的研制[D];郑州大学;2013年
3 杨亚;高精度时差法超声流量计关键技术的研究[D];宁波大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋胜宪,刘树勇;一种新型坦克射击固态风速传感器[J];兵工学报;1997年03期
2 赵毅强,姚素英,张生才,赵红,曲宏伟;油田测井用压力传感器的研制[J];传感技术学报;2004年02期
3 李长武,梁国伟;汽车用热线式空气流量传感器[J];传感器技术;2004年08期
4 戴克中,李伟;热敏电阻式风速表[J];传感器技术;1996年06期
5 李国玉,孙以材,潘国峰,戴振清;非线性函数规范化多项式拟合精度分析[J];传感器世界;2004年03期
6 刘仁学,金锋,陆增喜,王师;单支管中气固两相流质量流量测量的新方法[J];东北大学学报;1999年04期
7 杨盛国;单片机型FM有线/无线遥控广播系统[J];单片机与嵌入式系统应用;2004年05期
8 王大海;基于CPLD技术的看门狗电路的设计[J];电子工程师;2002年08期
9 丁宏,戴逸松,石要武;采用小波变换对短数据信号的谱估计方法[J];电子学报;1997年01期
10 王东辉;工业管道煤气计量中热式气体质量流量计的应用[J];电子仪器仪表用户;2000年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;滚珠流量计[J];化工自动化及仪表;1977年04期
2 李浩;;无运动部件的气体流量计[J];船艇;1990年05期
3 刘长安;;计算机支持的皂膜气体流量计[J];工业仪表与自动化装置;1988年06期
4 杨有涛;;气体流量计的新国际建议[J];中国计量;2007年09期
5 李晓宇;;影响气体流量计检定结果的因素分析[J];中国计量;2007年03期
6 陈永盛,张唯;多量程气体流量计[J];仪器仪表学报;1982年03期
7 李绍谷;马颖洁;;气体体积的测量(二)[J];国外油田工程;1991年04期
8 王沫然,陈泽敬,李志信;微气体流量计的模拟与优化[J];微纳电子技术;2003年Z1期
9 戚宁武;江宁;张泽宏;王硕;;小口径高压气体流量标准装置的研究[J];中国计量;2009年12期
10 D.B.Mann;毛新业;;用低温法测量气体流量[J];国外计量;1980年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 梁军汀;卢杰;朱士明;;多通道超声波气体流量计的原理及标定[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(上)[C];2001年
2 王凯;梁军汀;卢杰;;超声气体流量计中压缩因子的在线计算[A];2010’中国西部声学学术交流会论文集[C];2010年
3 黄震威;梁国伟;赵伟国;杨松迎;;新型气体流量计特性曲线及其拟合方法研究[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(3)[C];2008年
4 余厚林;;气体流量计标定及测量中的取压方式[A];江苏省计量测试学会2005年论文集[C];2005年
5 王涛;王晓昕;彭光正;;具有流量反馈的气体动态流量发生器的设计[A];中国仪器仪表学会第十一届青年学术会议论文集[C];2009年
6 王继红;梁军汀;卢杰;朱士明;;安装方式对超声气体流量计精度影响实验研究[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集(下)[C];2007年
7 刘建华;陈光会;;用风洞实验对气体流量计进行校验标定的研究[A];中国计量协会冶金分会2007年会论文集[C];2007年
8 陈先中;;基于标记分子法的大管径气体流量的测量[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
9 张卫民;;热式气体流量计用于低温余热发电[A];首届中国水泥企业总工程师论坛暨水泥总工联谊会成立大会文集[C];2008年
10 李建刚;王文兰;刘百军;;甲苯在Al_2O_3膜中扩散行为的研究[A];中国化工学会2008年石油化工学术年会暨北京化工研究院建院50周年学术报告会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 天津水泥工业设计研究院 张卫民;热式气体流量计用于低温余热发电[N];中国建材报;2007年
2 梁丽记者 朱文达;计量节能拓展企业利润空间[N];中国质量报;2007年
3 天津水泥工业设计研究院 张卫民;热式气体流量计用于低温余热发电[N];中国建材报;2007年
4 高峰;南京计量中心工程顺利通过西气东输管道公司交工验收[N];中国石油报;2008年
5 于高文;装备配齐 服务做实[N];中国质量报;2009年
6 本报记者 张跃 通讯员 陈亚镍 施海宁 方成;攀登多相流计量技术的高峰[N];宁波日报;2006年
7 向方;沼气贮藏苹果技术[N];山西科技报;2000年
8 马鸣;西得乐推出新一代Combi设备[N];中国包装报;2005年
9 戴韵 石玉梅;“国字号”质检平台越来越多[N];镇江日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李跃忠;多声道超声波气体流量测量关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李立;基于PLC和组态软件的气体流量计自动测量系统[D];电子科技大学;2013年
2 葛颖奇;基于音速喷嘴的气体流量计自动检定系统[D];中国计量学院;2012年
3 方翔;超声波气体流量计的研制[D];华中科技大学;2004年
4 叶惠传;气体动态流量测试系统的研究[D];浙江大学;2013年
5 厉志荣;发动机气体流量计标定试验系统设计[D];同济大学;2004年
6 陈超;高精度气体流量标准装置的建立[D];天津大学;2012年
7 单海娣;平衡式活塞气体流量标准装置的结构设计与标准容积的测量[D];河北大学;2013年
8 汪欢欢;基于音速喷嘴的气体流量标准装置的研制[D];华南理工大学;2013年
9 罗彩珠;基于ARM11的环境监控系统的研究与实现[D];武汉理工大学;2012年
10 孙艳;半导体行业特种气体气源柜研发[D];大连理工大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026