科氏质量流量计半物理仿真研究
发布时间：2021-08-04 13:25
科氏质量流量计（CMF）可以直接测量介质的密度与质量流量,测量精度高,已经被广泛地应用于石油、化工、制药、食品加工等领域。近年来,国内外学者研究了多种CMF数字信号处理与数字驱动方法,以提高CMF的相位差检测精度,保证CMF驱动线圈振动稳定性。为检验所提CMF数字信号处理与数字驱动方法效果,必然要选择合适的实验对象,开展相应的CMF验证实验。基于成品CMF一次仪表或类似实验装置的验证性实验,具有操作难度大,受限于成本、场地与环境因素等缺点。因此,本文提出基于计算机仿真的CMF半物理仿真平台。该仿真平台降低了CMF实验验证复杂度,可节约研究团队资金与时间,具有重要的应用价值。本文研究工作与成果主要概括为:（1）CMF半物理仿真平台构建,具体包括:用动力学模型取代CMF一次仪表中的振动流管,用基于双核的DSP目标机实现CMF二次仪表,使用主机实现图形化人机操控界面、信号处理与驱动控制软件与算法的开发与移植。（2）实现了基于双核DSP的CMF并行信号处理与数字驱动系统,该软件系统具有并行特征,保证了CMF模拟信号相位差检测的实时性。（3）建立了基于Timoshenko梁理论的CMF振动流管动...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
科里奥利力原理分析
上海交通大学硕士学位论文-6-TransmitterAnalog-to-DigitalConverterProcessorsDigital-to-AnalogConverter图1-4CMF一次仪表与二次仪表Fig.1-4PrimaryinstrumentandtransmitterofCMF二次仪表（Transmitter）即为变送器部分，如图1-4下半部分。二次仪表搭载处理器，主要负责对CMF流管的振动进行驱动控制、负责采集与运算检测线圈和温度计信号、计算流量信息等，并最终将质量流量计算结果输出。
上海交通大学硕士学位论文-8-该装置可用于6mm及以下口径传感器的气液两相流实验，该实验装置以艾默生公司（Emerson公司）6mm三角形科氏质量流量计为标准表。该实验装置已投入使用，是国内高校第一台科氏质量流量计气液两相流实验演示装置[13]。合肥工业大学徐科军团队基于此实验演示装置进行了多次水标定实验。该实验装置规范了CMF实验验证的流程与标准，并具有一定的可移植性与持续性。但是，高昂的设备研制成本是该CMF实验验证装置的主要缺点。图1-5CMF水流量实验装置Fig.1-5PictureoftheCMFwaterflowtestbed中国石油大学朱小倩、王微微等人研究了液相中的气含量对科氏质量流量计测量精度的影响，该团队分析了液相中含气量不同时，气液两相流的流动状态与CMF检测精度之间的关系，建立了基于气泡模型的质量流量检测修正方法[15]。该团队，基于中国石油大学多相流实验环道装置，进行了CMF应用于气液两相流介质密度和质量流量的双参数测量实验[15;16]。其中使用到的多相流实验环道装置，能进行多种介质、多种工况、多种流型的多相管流的验证性实验。该实验装置配有高精度的测量仪表与快速的数据采集系统，能准确测定各项参数及识别待检测介质的流型。天津大学流量实验室与企业合作，研制出水流量标准装置[17]。该团队解决了实验装置管道设计、浮力与密度校核、系统控制系统等关键问题。该装置采用静态质量法检定流量计，标准表为精度0.2%的电磁流量计[17]。基于该实验装置，孙立军等人进行了流量稳定性对流量计测量性能的影响实验。实验结果表明，流量波动会使流量计性能测试结果偏离其真实情况，影响流量计准确度等级的判定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP的小流量科氏流量计二次仪表设计与实现[J]. 牟泽龙,涂亚庆,陈鹏,马新. 传感器与微系统. 2018(08)
[2]流量计性能受流量稳定性影响实验[J]. 孙立军,党士忠,张涛,刘艺伟. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(04)
[3]科氏质量流量计多参数测量实验装置设计[J]. 董帅,侯其立,徐科军,石岩,陶波波,刘铮. 实验技术与管理. 2016(01)
[4]基于DSP的科氏流量计变送器设计及算法验证[J]. 刘翔宇,涂亚庆,王刚,沈廷鳌,张海涛,王波. 电子测量与仪器学报. 2015(03)
[5]应用FPGA的LNG质量流量计数字部分的设计与实现[J]. 孙茂一,赵普俊,唐琳. 仪表技术与传感器. 2014(07)
[6]科氏质量流量计气液两相流实验装置设计[J]. 李苗,徐科军,侯其立,方敏,熊文军,刘翠. 实验技术与管理. 2012(03)
[7]科氏质量流量计全数字闭环系统的设计与实现[J]. 王帅,郑德智,樊尚春,田婧. 北京航空航天大学学报. 2011(07)
[8]科氏流量计应用于气液两相流测量的实验研究[J]. 朱小倩,王微微,戴永寿. 仪表技术与传感器. 2011(03)
[9]基于FPGA的科氏质量流量计数字闭环系统设计[J]. 田婧,樊尚春,郑德智. 仪表技术与传感器. 2009(S1)
[10]基于AFF和SGA的科氏质量流量计信号处理方法[J]. 徐科军,徐文福. 计量学报. 2007(01)
博士论文
[1]批料流/气液两相流下科氏质量流量计信号处理和数字驱动方法研究与实现[D]. 侯其立.合肥工业大学 2015
硕士论文
[1]科里奥利质量流量计动态数值分析及结构优化[D]. 刘颖.上海交通大学 2013
[2]基于DSP高精度相位差检测系统设计[D]. 周笛.西安电子科技大学 2012
[3]科里奥利质量流量计信号处理技术的研究[D]. 刘玮.东北大学 2011
[4]科氏流量计两相流测量含气率影响规律及修正方法的研究[D]. 朱小倩.中国石油大学 2011
本文编号：3321779
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
科里奥利力原理分析
上海交通大学硕士学位论文-6-TransmitterAnalog-to-DigitalConverterProcessorsDigital-to-AnalogConverter图1-4CMF一次仪表与二次仪表Fig.1-4PrimaryinstrumentandtransmitterofCMF二次仪表（Transmitter）即为变送器部分，如图1-4下半部分。二次仪表搭载处理器，主要负责对CMF流管的振动进行驱动控制、负责采集与运算检测线圈和温度计信号、计算流量信息等，并最终将质量流量计算结果输出。
上海交通大学硕士学位论文-8-该装置可用于6mm及以下口径传感器的气液两相流实验，该实验装置以艾默生公司（Emerson公司）6mm三角形科氏质量流量计为标准表。该实验装置已投入使用，是国内高校第一台科氏质量流量计气液两相流实验演示装置[13]。合肥工业大学徐科军团队基于此实验演示装置进行了多次水标定实验。该实验装置规范了CMF实验验证的流程与标准，并具有一定的可移植性与持续性。但是，高昂的设备研制成本是该CMF实验验证装置的主要缺点。图1-5CMF水流量实验装置Fig.1-5PictureoftheCMFwaterflowtestbed中国石油大学朱小倩、王微微等人研究了液相中的气含量对科氏质量流量计测量精度的影响，该团队分析了液相中含气量不同时，气液两相流的流动状态与CMF检测精度之间的关系，建立了基于气泡模型的质量流量检测修正方法[15]。该团队，基于中国石油大学多相流实验环道装置，进行了CMF应用于气液两相流介质密度和质量流量的双参数测量实验[15;16]。其中使用到的多相流实验环道装置，能进行多种介质、多种工况、多种流型的多相管流的验证性实验。该实验装置配有高精度的测量仪表与快速的数据采集系统，能准确测定各项参数及识别待检测介质的流型。天津大学流量实验室与企业合作，研制出水流量标准装置[17]。该团队解决了实验装置管道设计、浮力与密度校核、系统控制系统等关键问题。该装置采用静态质量法检定流量计，标准表为精度0.2%的电磁流量计[17]。基于该实验装置，孙立军等人进行了流量稳定性对流量计测量性能的影响实验。实验结果表明，流量波动会使流量计性能测试结果偏离其真实情况，影响流量计准确度等级的判定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP的小流量科氏流量计二次仪表设计与实现[J]. 牟泽龙,涂亚庆,陈鹏,马新. 传感器与微系统. 2018(08)
[2]流量计性能受流量稳定性影响实验[J]. 孙立军,党士忠,张涛,刘艺伟. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(04)
[3]科氏质量流量计多参数测量实验装置设计[J]. 董帅,侯其立,徐科军,石岩,陶波波,刘铮. 实验技术与管理. 2016(01)
[4]基于DSP的科氏流量计变送器设计及算法验证[J]. 刘翔宇,涂亚庆,王刚,沈廷鳌,张海涛,王波. 电子测量与仪器学报. 2015(03)
[5]应用FPGA的LNG质量流量计数字部分的设计与实现[J]. 孙茂一,赵普俊,唐琳. 仪表技术与传感器. 2014(07)
[6]科氏质量流量计气液两相流实验装置设计[J]. 李苗,徐科军,侯其立,方敏,熊文军,刘翠. 实验技术与管理. 2012(03)
[7]科氏质量流量计全数字闭环系统的设计与实现[J]. 王帅,郑德智,樊尚春,田婧. 北京航空航天大学学报. 2011(07)
[8]科氏流量计应用于气液两相流测量的实验研究[J]. 朱小倩,王微微,戴永寿. 仪表技术与传感器. 2011(03)
[9]基于FPGA的科氏质量流量计数字闭环系统设计[J]. 田婧,樊尚春,郑德智. 仪表技术与传感器. 2009(S1)
[10]基于AFF和SGA的科氏质量流量计信号处理方法[J]. 徐科军,徐文福. 计量学报. 2007(01)
博士论文
[1]批料流/气液两相流下科氏质量流量计信号处理和数字驱动方法研究与实现[D]. 侯其立.合肥工业大学 2015
硕士论文
[1]科里奥利质量流量计动态数值分析及结构优化[D]. 刘颖.上海交通大学 2013
[2]基于DSP高精度相位差检测系统设计[D]. 周笛.西安电子科技大学 2012
[3]科里奥利质量流量计信号处理技术的研究[D]. 刘玮.东北大学 2011
[4]科氏流量计两相流测量含气率影响规律及修正方法的研究[D]. 朱小倩.中国石油大学 2011
本文编号：3321779
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