提升时差法超声流量计计量精度关键技术研究

发布时间：2017-05-01 16:10

  本文关键词：提升时差法超声流量计计量精度关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超声流量计在各行各业中应用极其广泛，特别是在当今社会，水、油、气等资源严重匮乏以及环境破坏日益加重的背景下，超声流量计能不断向高精度、高稳定性发展，有利于国家“两型社会”的建设，，实现建设美丽中国的宏伟目标。本课题以提高超声流量计的计量精度为出发点，在超声流量计的理论研究、流体状态分析与适应性、设计过程中的一些相关算法以及补偿计量误差等方面开展了大量的研究工作。其主要内容与创新如下： 1.研究了超声流量计的分类及其计量原理，通过对比分析获得了时差式超声流量计的优良特性，在分析单通道流量计原理基础上，建立了多通道计量模型，并对影响超声流量计计量精度的相关因素进行了综合分析。 2．流场分布对超声流量计计量精度的影响。在理想流场下，对层流、紊流、过渡流进行了分析研究，并获知了其速度分布情况。层流下，流场分布较为有规则，紊流下，流场的速度分布和流体流动中的雷诺数有关，而过渡流的分布较为复杂，是介于层流与紊流之间的一种复杂流态。研究了固定雷诺数的情况下，单弯管与双弯管中流体的流动性能。 此外，还从流体的适应性角度分别研究了管道的粗糙度、超声换能器以及测量的通道数对计量精度的影响分析，掌握了其影响规律，并采取有效的措施来抑制干扰，提高流体的适应能力，对提升精度贡献较大。 3．超声流量计提升计量精度相关技术。主要从超声流量计的设计角度出发，探讨了超声信号的零点漂移问题，并采用有效的方法对漂移问题进行了抑制。此外在超声信号进行有效判别后，分别从硬件与软件角度对采样的超声信号进行预处理与相关滤波方法的研究，能较好地针对超声信号的时差特点进行滤波。研究了在流体波动环境中，相关的提高精度方法，提出了流体流速快速跟踪的方案。 4．超声流量计补偿计量误差相关方法。主要针对超声流量计在实际测量时存在的非线性误差，从不同的角度分别探讨了超声流量计计量误差补偿的相关方法，此部分中主要采用牛顿插值补偿法与最小二乘曲线拟合方法，从这二种方法的试验结果来看，在改善超声流量计的非线性性能、提高计量精度方面有明显较好的效果。
【关键词】：超声流量计 精度 换能器 流体
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH814.92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 引言9-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 研究现状11-13
• 1.3 课题的来源13-14
• 1.4 本文的研究内容及论文结构14-15
• 2 超声流量计计量原理及特点15-27
• 2.1 超声流量计的分类与特点15-17
• 2.1.1 多普勒超声流量计15-16
• 2.1.2 传播时间法超声流量计16
• 2.1.3 互相关法超声流量计16-17
• 2.1.4 噪声法超声流量计17
• 2.1.5 波速偏移法超声流量计17
• 2.2 时差法超声流量计的数学建模17-23
• 2.2.1 单通道时差法超声流量计的原理17-18
• 2.2.2 多通道时差法超声流量计的建模18-23
• 2.3 影响超声流量计精度因素分析23-26
• 2.3.1 信号采样因素23-24
• 2.3.2 流场因素24-25
• 2.3.3 软件算法因素25-26
• 2.3.4 仪表壳体工艺因素26
• 2.4 本章小结26-27
• 3. 流场分布对超声流量计计量精度的影响27-50
• 3.1 管道内流场的流动分析27-34
• 3.1.1 理想情况下流量计管内流动分析27-30
• 3.1.2 弯管状态下流量计管内流动分析30-34
• 3.2 管道粗糙度对计量精度的影响34-39
• 3.2.1 粗糙度对计量精度影响分析34-35
• 3.2.2 粗糙管情况下流体流动分析35-39
• 3.3 超声换能器影响研究39-45
• 3.3.1 超声换能器的总体介绍39-40
• 3.3.2 换能器中压电陶瓷晶体的谐振分析40-42
• 3.3.3 超声换能器的声电匹配以及实现42-45
• 3.4 测量通道数对计量精度影响研究45-49
• 3.5 本章小结49-50
• 4.提升超声流量计计量精度的相关方法50-67
• 4.1 零点漂移抑制方法研究50-53
• 4.2 超声信号预处理及滤波53-60
• 4.2.1 硬件电路的预处理与滤波53-57
• 4.2.2 软件部分预处理与滤波57-60
• 4.3 流体流速快速跟踪方法的研究60-66
• 4.3.1 传统采样方式及其局限性61-62
• 4.3.2 自适应采样方法的研究62-64
• 4.3.3 试验结果分析64-66
• 4.4 本章小结66-67
• 5. 补偿计量误差相关方法的研究67-78
• 5.1 牛顿插值补偿法67-73
• 5.1.1 牛顿插值法68-70
• 5.1.2 牛顿插值法在提高流量计计量精度中的应用70-73
• 5.2 基于曲线拟合的校正方法73-76
• 5.2.1 最小二乘曲线拟合及其求解73-74
• 5.2.2 曲线拟合在超声流量计中的应用74-76
• 5.3 样机的试验结果及检定结论76-77
• 5.4 本章小结77-78
• 6 结论与展望78-80
• 6.1 研究总结78-79
• 6.2 相关工作展望79-80
• 参考文献80-84
• 在学研究成果84-85
• 致谢85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：339236