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悬臂式涡街流量传感器频率特性优化及抗振方法研究

孔令稳  
【摘要】:悬臂式涡街流量传感器由于其响应快、信号强、工艺好、制作成本低等优点,在传统的应力式涡街流量计中得到广泛应用。然而,悬臂式涡街流量传感器的固有频率普遍较低,在测量大流量信号时,固有频率的干扰会严重影响测量精度。另外,由于这种传感器不具备抗振功能,在复杂的工业现场使用环境中,管道振动也会大大影响传感器输出信号质量,从而降低了流量测量的精度。 针对悬臂式涡街流量传感器固有频率较低、抗管道振动性较差的缺点,本文重点研究了以下几项内容: 1)对涡街流量传感器进行受力分析,研究力从传感器壳传递到内部压电片而造成压电片长度方向上的形变规律及敏感因素,得到优化前在一定力下压电片的形变量,作为此后传感器任何调整和优化的基础。 2)对于悬臂式涡街流量传感器固有频率的研究,本文通过数值仿真的方法,得到了传感器固有频率的决定因素。实验表明,通过合理的设计这些参数,各口径传感器的固有频率的得到了大幅提升。 3)对于悬臂式涡街流量传感器抗管道振动的研究,本文首先分析了管道振动的特性,研究了管道振动对传感器输出信号的影响。通过分析和仿真评价了现有的各种振动补偿方法的效果,比较各方法的优劣,在此基础上提出了基于发生体振动检测的补偿方法。 4)最后根据所提出的抗振补偿方法,设计了两种新型抗振悬臂梁涡街流量传感器。实验表明,这两种新型涡街流量传感器具有较好的抗管道振动能力,其中简化型的圆形抗振传感器具有更高灵敏度。


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