科氏质量流量计驱动特性和方式研究
发布时间：2021-04-12 11:13
科氏质量流量计能够在多种工况下对流体质量流量进行直接测量,具有精度高、重复性好、多参数测量和多流体测量等优点,广泛地应用于石油化工、食品加工和化学制药等工业场合。本文主要针对科氏质量流量计的两种驱动系统在实际应用中出现的问题,研究新的驱动方法,研制相应的驱动系统,有效地改善了流量计的驱动特性。针对模拟驱动系统在气液两相流发生时流量管发生停振的问题,分析了导致流量管停振的真正原因。在此基础上,重新设计了模拟驱动电路的结构,并进行理论分析和仿真。分析和仿真结果表明,在气液两相流发生时,新型模拟驱动电路可以维持流量管振动;在气液两相流结束时,它能够保证流量管快速地恢复到最佳振动幅值。进行了原有模拟驱动电路和新型模拟驱动电路在持续气液两相流下和流型频繁切换下的驱动特性对比实验。实验结果表明,新型模拟驱动电路具有更好的驱动特性。针对数字驱动系统在流型频繁切换时流量管出现振动幅值过低和大幅度超调的问题,根据实验数据,分析了原有驱动控制方法的不足,分别提出了变驱动周期方法和变积分限幅值方法,并在所研制的变送器中实时实现,进行了实验验证。驱动控制方法改进前后的驱动特性对比实验结果表明,变驱动周期方法可...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２传感器结构示意图??
??计特点进行说明。如图１．２和１．３所示，基本上包含了三大管型的科氏质量流量??计，其中，图１．２所示的为微弯管，图１．３?（ａ）、（ｂ）和（ｃ）所示的分别为??Ｑ型弯管、Ｕ型弯管和Ｂ型弯管，为图１．３?（ｄ）所示的为直管。弯管、微??弯管和直管式科氏质量流量计的特性和优缺点如表１．１所示［７＿９］。??Ａ?、?／Ｗ＼??Ｏ?ＩＴ??置－?－ｆｅ＊－??（ａ）?（ｂ）??（ｃ）?（ｄ）??图１．３科氏质量流量计流量管形状??Ｆｉｇ?１．３?Ｔｈｅ?ｓｈａｐｅ?ｏｆ?Ｃｏｒｉｏｌｉｓ?ｆｌｏｗ?ｔｕｂｅ??表Ｕ不同管型的科氏质量流量计特性对比??Ｔａｂ?１．１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?Ｃｏｒｉｏｌｉｓ?ｍａｓｓ?ｆｌｏｗ?ｍｅｔｅｒ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｕｂｅ?ｔｙｐｅｓ??＾特性?优点?缺点??固有振动频率较低?Ｉ議卜体积较大＇不??弯管?（７０－１５０ＨＺ），两路拾振线圈?利于安装、并??输出时间差较大，为毫秒级?＾?且容易堵塞??信号检测和处理的难度介于弯管??微弯管?特性介于二者之间?和直管之间，体积较为紧凑，安???装难￥较小???固棚義Ｍ?结构紧凑、体｜信号检测和处??直管?（７００？１０００Ｈｚ），两路拾振线积小、容易安??圈输出时间差小，为微秒级?装清洗?????１．２．２科氏质量流量计的工作原理??科氏质量流量计是依据科里奥利力的原理设计的。在１９世纪３０年代中期
质点做的是曲线运动，因此，该质点除了受到牵引作用引起的惯性力外，还受到??另一个力的作用，该力就是科氏力。??如图１．４所示，管道以角速度为Ｇ）绕着一个固定点旋转，其内部有一个以速??度Ｖ做径向匀速运动的质点，设其质量为Ａｍ，该质点同时受到径向加速度和??科氏加速度＜３，的作用：??ａｒ?＝?＼〇＾?ｒ?（１．１）??ａ（?－?＼２（〇?ｘ?ｖ｜?（１．２）??科氏加速度４来自于科氏力，其大小为：??ＡＦ，２—?（１３）??－Ｆ－＾—稱－．．－１??ｉ（?ｒ?丨?ｌ／??图１．４科氏力的产生原理??Ｆｉｇ?１．４?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?Ｃｏｒｉｏｌｉｓ?ｆｏｒｃｅ??在科氏质量流量计工作的时候，流量管受到变送器驱动信号的作用，并非进??行旋转运动，而是在固定频率下作简谐振动，流量管的具体受力分析如图１．５所??＇０??图１．５流量管受力分析??Ｆｉｇ?１．５?Ｆｏｒｃｅ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｆｌｏｗｔｕｂｅ??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]变传感器设定值的科氏质量流量管控制方法[J]. 陶波波,徐科军,侯其立,石岩,董帅. 仪器仪表学报. 2015(03)
[2]基于DSP的直管式科氏质量流量变送器研制[J]. 石岩,侯其立,刘翠,熊文军,徐科军. 电子测量与仪器学报. 2014(10)
[3]科氏质量流量计测量含气液体流量的方法与实现[J]. 陶波波,侯其立,石岩,任东顺,徐科军. 仪器仪表学报. 2014(08)
[4]面向微弯型科氏质量流量计的高精度过零检测算法实现[J]. 刘翠,侯其立,熊文军,徐科军,石岩,方敏,蒋荣慰,陶波波. 电子测量与仪器学报. 2014(06)
[5]科氏流量计一次仪表与变送器匹配方法研究[J]. 熊文军,徐科军,方敏,侯其立,刘翠. 电子测量与仪器学报. 2012(06)
[6]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)
[7]用于微弯型科氏质量流量计的数字变送器研制[J]. 侯其立,徐科军,李叶,朱永强,李苗,方敏,熊文军,刘翠. 电子测量与仪器学报. 2011(06)
[8]科氏质量流量计的3种驱动方法研究[J]. 李苗,徐科军,朱永强,侯其立,李叶. 计量学报. 2011 (01)
[9]基于TMS320F28335的高精度科氏质量流量变送器研制[J]. 侯其立,徐科军,李叶,朱永强,李苗. 仪器仪表学报. 2010(12)
[10]面向时变的科里奥利质量流量计信号的处理方法研究与实现[J]. 李叶,徐科军,朱志海,朱永强,侯其立. 仪器仪表学报. 2010(01)
硕士论文
[1]数字式科氏质量流量变送器硬件研制[D]. 朱永强.合肥工业大学 2010
[2]科里奥利质量流量计一次仪表建模与流量管幅值控制方法研究[D]. 李祥刚.合肥工业大学 2009
本文编号：3133200
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２传感器结构示意图??
??计特点进行说明。如图１．２和１．３所示，基本上包含了三大管型的科氏质量流量??计，其中，图１．２所示的为微弯管，图１．３?（ａ）、（ｂ）和（ｃ）所示的分别为??Ｑ型弯管、Ｕ型弯管和Ｂ型弯管，为图１．３?（ｄ）所示的为直管。弯管、微??弯管和直管式科氏质量流量计的特性和优缺点如表１．１所示［７＿９］。??Ａ?、?／Ｗ＼??Ｏ?ＩＴ??置－?－ｆｅ＊－??（ａ）?（ｂ）??（ｃ）?（ｄ）??图１．３科氏质量流量计流量管形状??Ｆｉｇ?１．３?Ｔｈｅ?ｓｈａｐｅ?ｏｆ?Ｃｏｒｉｏｌｉｓ?ｆｌｏｗ?ｔｕｂｅ??表Ｕ不同管型的科氏质量流量计特性对比??Ｔａｂ?１．１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?Ｃｏｒｉｏｌｉｓ?ｍａｓｓ?ｆｌｏｗ?ｍｅｔｅｒ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｕｂｅ?ｔｙｐｅｓ??＾特性?优点?缺点??固有振动频率较低?Ｉ議卜体积较大＇不??弯管?（７０－１５０ＨＺ），两路拾振线圈?利于安装、并??输出时间差较大，为毫秒级?＾?且容易堵塞??信号检测和处理的难度介于弯管??微弯管?特性介于二者之间?和直管之间，体积较为紧凑，安???装难￥较小???固棚義Ｍ?结构紧凑、体｜信号检测和处??直管?（７００？１０００Ｈｚ），两路拾振线积小、容易安??圈输出时间差小，为微秒级?装清洗?????１．２．２科氏质量流量计的工作原理??科氏质量流量计是依据科里奥利力的原理设计的。在１９世纪３０年代中期
质点做的是曲线运动，因此，该质点除了受到牵引作用引起的惯性力外，还受到??另一个力的作用，该力就是科氏力。??如图１．４所示，管道以角速度为Ｇ）绕着一个固定点旋转，其内部有一个以速??度Ｖ做径向匀速运动的质点，设其质量为Ａｍ，该质点同时受到径向加速度和??科氏加速度＜３，的作用：??ａｒ?＝?＼〇＾?ｒ?（１．１）??ａ（?－?＼２（〇?ｘ?ｖ｜?（１．２）??科氏加速度４来自于科氏力，其大小为：??ＡＦ，２—?（１３）??－Ｆ－＾—稱－．．－１??ｉ（?ｒ?丨?ｌ／??图１．４科氏力的产生原理??Ｆｉｇ?１．４?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?Ｃｏｒｉｏｌｉｓ?ｆｏｒｃｅ??在科氏质量流量计工作的时候，流量管受到变送器驱动信号的作用，并非进??行旋转运动，而是在固定频率下作简谐振动，流量管的具体受力分析如图１．５所??＇０??图１．５流量管受力分析??Ｆｉｇ?１．５?Ｆｏｒｃｅ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｆｌｏｗｔｕｂｅ??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]变传感器设定值的科氏质量流量管控制方法[J]. 陶波波,徐科军,侯其立,石岩,董帅. 仪器仪表学报. 2015(03)
[2]基于DSP的直管式科氏质量流量变送器研制[J]. 石岩,侯其立,刘翠,熊文军,徐科军. 电子测量与仪器学报. 2014(10)
[3]科氏质量流量计测量含气液体流量的方法与实现[J]. 陶波波,侯其立,石岩,任东顺,徐科军. 仪器仪表学报. 2014(08)
[4]面向微弯型科氏质量流量计的高精度过零检测算法实现[J]. 刘翠,侯其立,熊文军,徐科军,石岩,方敏,蒋荣慰,陶波波. 电子测量与仪器学报. 2014(06)
[5]科氏流量计一次仪表与变送器匹配方法研究[J]. 熊文军,徐科军,方敏,侯其立,刘翠. 电子测量与仪器学报. 2012(06)
[6]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)
[7]用于微弯型科氏质量流量计的数字变送器研制[J]. 侯其立,徐科军,李叶,朱永强,李苗,方敏,熊文军,刘翠. 电子测量与仪器学报. 2011(06)
[8]科氏质量流量计的3种驱动方法研究[J]. 李苗,徐科军,朱永强,侯其立,李叶. 计量学报. 2011 (01)
[9]基于TMS320F28335的高精度科氏质量流量变送器研制[J]. 侯其立,徐科军,李叶,朱永强,李苗. 仪器仪表学报. 2010(12)
[10]面向时变的科里奥利质量流量计信号的处理方法研究与实现[J]. 李叶,徐科军,朱志海,朱永强,侯其立. 仪器仪表学报. 2010(01)
硕士论文
[1]数字式科氏质量流量变送器硬件研制[D]. 朱永强.合肥工业大学 2010
[2]科里奥利质量流量计一次仪表建模与流量管幅值控制方法研究[D]. 李祥刚.合肥工业大学 2009
本文编号：3133200
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