收藏本站
《华中科技大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多声道超声波气体流量测量关键技术研究

李跃忠  
【摘要】: 多声道超声波流量计是解决大管径气体流量测量的一种很好的方式,在工业气体流量测量与贸易计量领域中处于非常重要的地位,因此急需解决多声道超声波气体流量测量的一些关键问题和关键技术。对于大管径气体传输来说,气体流场分布情况会影响流量测量的性能,并造成较大的测量误差。本文重点研究多声道超声波气体流量计的机理建模,力图克服不同气体流态下流场分布对流速测量的校正,并对输出信号进行温度和压力补偿,提高多声道超声波气体流量计的性能,因此研究有理论和实际意义。 首先,为完成多声道超声波气体流量计的机理建模,分析了时差法超声波气体流量计测量原理,分析了影响流量测量的诸多因素。在分析了传统时差法中以Prandtl的流速分布和系数修正的经验公式基础上,本文研究了与雷诺数和管壁粗糙度有关的流速分布修正系数的计算方法,仿真了流场分布曲线与雷诺数之间的关系,探讨了提高流速与流量测量精度的措施。 其次,本文完成了多声道超声波气体流量计的机理建模。在基于弦向声道的超声波流量计测量原理的基础上,利用流速分布修正系数的计算方法,以及数值积分计算方法,研究了多声道超声波气体流量计声道分布位置的确定方法,数字积分加权系数的计算方法,建立了完整的数学模型。在建模过程中,利用了Gauss-Legendre、Gauss-Yacobi和神经网络数值积分方法,确定了声道分布位置参数和加权系数,建立了不同特性的三种数学模型。通过仿真与计算得知,三种数学模型均在理论计算误差上能够满足流量测量精度的要求。Gauss-Legendre建模方法适合奇数声道的多声道超声波流量计;Gauss-Yacobi建模方法适合流态复杂的偶数声道的多声道超声波气体流量计,它避开了管道轴线上流态复杂的问题。这两种高斯数值积分建立的数学模型,虽已完整和系统,但需要在实际应用前现场测试修正加权系数。 然后,研究了多声道超声波气体流量计中声信号的识别技术。在研究了超声波信号的产生、接收电路的基础上,分析了提高测量精度的关键在于如何精确地寻找到超声波回波信号的起点时刻。因此本文研究了适合单片机或DSP微处理器系统实现的改进型数字极性相关算法,经过实验测试,其识别时间能够达到≤0.1秒,声时测量精度也能够满足系统要求。 最后,分析和讨论了多声道超声波气体流量测量的数据处理方法,包括各个声道的流速测量值和多个声道的流速测量值的数据融合算法;根据工况下的流量测量值,通过温度、压力和气体压缩系数补偿和修正,完成标况下的流量修正;还进行了多声道超声波气体流量计测量不确定度分析,并结合现场测试数据的不确定分析结果,佐证了上述数据处理方法和不确定度分析的效果。 本文研究的高斯数值积分和神经网络两种数学建模方法,以及基于改进的数字极性相关算法的超声波信号识别方法,经过仿真和实验验证,具有提高气体流量测量精度的价值,为多声道超声波气体流量计的研制提供了理论方法和关键技术。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TH814

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 赵宇,赵伟;现代测量中的数据融合技术[J];电测与仪表;2003年12期
4 李广峰,刘昉,高勇;时差法超声波流量计的研究[J];电测与仪表;2000年09期
5 鲍敏,傅新,陈鹰;利用CFD获取超声流量计截面速度分布[J];工程设计;2002年02期
6 孟祥适,姜印平,刘玉杰,闫宗魁,郑彤;基于天然气压缩系数Z提高天然气计量准确度的方法[J];测控技术;2004年06期
7 李芳,冯永葆,蒋涛,李艾华;超声波流量检测误差的流体力学修正研究[J];机床与液压;2005年08期
8 李永三,徐科军;涡街流量计信号处理方法研究与系统设计[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2002年06期
9 黄南民,樊鑫瑞,向延元;管道煤气流量计量方法的研究[J];化工自动化及仪表;1996年01期
10 谷立臣,张优云;基于神经元的多传感器数据级融合研究[J];机械工程学报;2003年07期
中国博士学位论文全文数据库 前1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
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 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
2 陈学永;超声波气体流量计[D];天津大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡武昌;流量测量仪表现状和发展动向(续完)[J];自动化仪表;1996年03期
2 任鸿威,高汉超;质量流量计及其应用综述[J];化工自动化及仪表;1997年05期
3 滕召胜;现代计量测试仪器的特点与发展方向[J];计量技术;2001年02期
4 谭青,傅可明;自动调平系统在防空火炮中的应用[J];兵工自动化;2004年04期
5 崔智社,曾涛,龙腾;基于数据融合提高红外/毫米波复合导引头跟踪精度的新算法[J];兵工学报;2003年02期
6 王波,莫德举;光纤流量计的研制[J];北京化工大学学报(自然科学版);2004年02期
7 刘淑艳,陈长秋,闫为革,李福庆;改进设计的两栖车辆水上性能试验研究[J];北京理工大学学报;2003年01期
8 孙志强,张宏建,黄咏梅;利用管壁差压检测涡街流量信号的研究[J];传感技术学报;2004年03期
9 孙勇,景博,张吉力;最优加权与递推最小二乘法相结合的多传感器信息融合[J];传感技术学报;2004年04期
10 黄咏梅;张宏建;孙志强;;涡街流量计的研究[J];传感技术学报;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 鲍敏;金英子;;受控态二次流动数值仿真及其混合应用[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年
2 蔡剑红;李德仁;;多空间尺度下顾及不确定性的16方向锥形模型研究[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年
3 郑丹丹;张涛;;对涡轮流量传感器的仿真研究[A];天津市自动化学会第十四届学术年会论文集[C];2005年
4 曹洁;徐微;;基于加权平均方法的交通流检测技术的研究[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2007年
5 姚力;;定量无损检测数据常规分析方法[A];2006年西南地区第九届NDT学术年会暨2006年全国射线检测新技术研讨会论文集[C];2006年
6 钱庆华;;利用Microsoft Excel电子表格计算缺陷当量[A];2006年西南地区第九届NDT学术年会暨2006年全国射线检测新技术研讨会论文集[C];2006年
7 樊建华;杨旭;;浅谈电磁流量计的安装与使用[A];第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C];2006年
8 李朝辉;;燃气流量宽量程计量标定方法研究[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(一)[C];2007年
9 史晓妍;张洪军;张东飞;苏中地;;弯管附件后均速管流量计输出特性数值模拟[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
10 叶德谦;刘波;;一种改进的遗传神经网络及其在股市中的应用[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 仝猛;科氏质量流量计理论与应用研究[D];西北工业大学;2003年
2 黄仁东;金属矿山隐患空区声波层析成像识别及其安全控制技术研究[D];中南大学;2005年
3 杨国平;全液压独立无级调频调能液压冲击器的研究[D];中南大学;2000年
4 刘诗斌;微型智能磁航向系统研究[D];西北工业大学;2001年
5 胡永华;深亚微米理论及IP核设计技术的研究[D];合肥工业大学;2001年
6 邓达强;运动机械监测系统数据融合关键技术的研究与应用[D];重庆大学;2001年
7 冯平;智能位移传感器系统的研究[D];浙江大学;2001年
8 孙涛;基于数据融合技术的两相流流型辨识与流量测量方法研究[D];浙江大学;2002年
9 王志鹏;基于信息融合技术的故障诊断方法的研究及应用[D];大连理工大学;2001年
10 倪骁骅;形状误差测量结果不确定度的研究及应用[D];合肥工业大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 左欢;新型热式气体质量流量计的研制[D];华中科技大学;2005年
2 何青;基于嵌入式系统的超声波流量计设计[D];武汉理工大学;2005年
3 童国强;基于数据融合技术的多模型状态监测与故障预报[D];南京航空航天大学;2005年
4 杨建成;基于虚拟仪器的农机测试系统的研究及其应用[D];中国农业大学;2000年
5 于海峰;电池性能快速检测系统的研究[D];东北林业大学;2001年
6 贺席兵;信息融合中多平台多传感器的时空对准研究[D];西北工业大学;2001年
7 范新华;基于信息融合的专家控制系统在工业生产中应用的研究[D];浙江工业大学;2001年
8 郭静;钻井工程实时多参数监测系统[D];重庆大学;2001年
9 郭华;基于PCI总线的虚拟超声波探伤仪的实现[D];南京航空航天大学;2002年
10 伍应艳;渤海温度混合和层化演变的三维数值模拟[D];浙江大学;2002年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 陈玲;;新型流量测量仪表的应用和发展[J];传感器与微系统;2007年06期
3 鲍敏,傅新,陈鹰;利用CFD获取超声流量计截面速度分布[J];工程设计;2002年02期
4 孙长柏,吴玉玉;频差式超声波管道流量计[J];工业仪表与自动化装置;1996年03期
5 王艳霞,傅星,李正光,胡小唐;高精度的超声波在线流量测量[J];计量学报;2003年03期
6 王秉仁;张雷;姜小丽;;超声波测速技术在流量测量中的应用[J];矿山机械;2006年02期
7 郭丽霞,沈桐立,丁治英;自适应网格与均匀网格在数值模拟中的对比研究[J];南京气象学院学报;2004年01期
8 宋艾玲;梁光川;;天然气流量计量现状与发展[J];石油工业技术监督;2006年03期
9 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[J];仪器仪表学报;2001年S1期
10 梁军汀,卢杰,王沧,朱士明,钱梦騄;超声波气体流量计的标定[J];应用声学;2000年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 黄建军;关于改进超声波流量计性能的研究[D];沈阳工业大学;2002年
2 何群;超声波流量测量系统的关键技术研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2004年
3 陈学永;超声波气体流量计[D];天津大学;2004年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘镇清,魏墨庵,朱士明;一种超声波液体浓度传感器的研制[J];传感技术学报;1994年01期
2 王正良,楼凤笑,赵四海;高水基传动介质质量在线检测与控制理论的研究[J];机床与液压;1995年03期
3 刘镇清;一种简便的超声波声时精密测量技术[J];声学技术;1996年02期
4 梁军汀,朱士明,卢杰;高精度超声波微压差计[J];声学技术;1998年04期
5 高平;水下散射式在线浊度测量仪[J];实用测试技术;2001年05期
6 孙光伟,牟英峰;乳浆浓度在线检测传感器[J];仪表技术与传感器;2001年08期
7 姚士强;用超声波方法检测高水基流体介质浓度的研究[J];仪表技术与传感器;2001年09期
8 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
9 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
10 张静,董胜林;空气中应用的超声波传感器[J];传感器技术;1993年06期
中国知网广告投放
 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