科氏质量流量计信号建模与处理方法研究
发布时间：2021-06-24 16:51
科氏质量流量计具有可直接测量质量流量、内部无阻挡部件、测量精度高和安装灵活方便等诸多优点,是当前应用范围最广、发展速度最快的流量计之一。信号处理技术是科氏质量流量计的核心技术,直接决定了其测量精度、测量稳定性等性能指标。而科氏质量流量传感器输出信号的数学模型则是信号处理的根本依据和基础。为此,国内外学者提出了多种信号处理方法和流量传感器输出信号的数学模型。但是,没有根据不同的信号模型和不同的应用场合对不同的信号处理方法进行比较与评价,以选出不同应用场合下的最佳信号处理方法。同时,随着研究的深入,以往的信号模型不能够完备地反映传感器输出信号的所具有的特征,有待进一步改进。为此,本文对单相流测量、批料流测量和气液两相流测量这三种典型的科氏质量流量计应用场合下的信号模型进行改进与建立,再根据不同的信号模型对不同的信号处理方法进行比较与评价,以最大限度的提升科氏质量流量计在三种典型应用场合下的测量性能。概述国内外科氏质量流量计信号处理方法和信号数学模型。根据不同信号处理方法的特征量提取原理不同,分为时域信号处理方法和频域信号处理方法两大类,并分析不同信号处理方法固有的优缺点,为不同应用场合下信...
【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】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１科氏力产生原理??Ｆｉｇ１．１?Ｐｒｉｎｃｉｌｅ?ｏｆ?Ｃｏｒｉｏｌｉｓ?ｆｏｒｃｅ??
??图１．１科氏力产生原理??Ｆｉｇ?１．１?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?Ｃｏｒｉｏｌｉｓ?ｆｏｒｃｅ??然而，通过旋转运动来产生科氏力是十分困难的，一般均以管道振动来??代替。科氏质量流量管振动时的受力分析如图１．２所示。??图１．２流量管受力分析??Ｆｉｇ?１．２?Ｔｈｅ?ｆｏｒｃｅ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｌｏｗｔｕｂｅ??流量管ＪＣ段和ＳＣ段以相同的旋转角速度Ｑ沿着相反方向进行小幅的??旋转运动，而流量管内的流体在随着管道进行旋转运动的同时，会沿着流量??管径向以匀速Ｖ进行水平运动。假设流量管的横截面积为Ｉ流经流量管的??流体密度为ｐ，管道段的长度为／。则此时在管道段中，每Ａ／长度内??的流体质量为Ａ＾ｚ＾ｐＡ／，相应的流量管中该Ａ／段流体受到的科氏力的大小??为??Ｆ?＝?２Ａ／７７ｖＱ?＝?２ｑＯＡｌ?（１．３）??式中，？即为被测流体在流量管中的瞬时质量流量。相同地，在管道５乃２段??中，由于流经流量管流体的流速与管道乂＾段中相反，所以此时在管道５／）２段??受到的科氏力表现为与段科氏力大小相等
％／＾ｓ?＾＼＼?拾振器??图１．?４科氏质量流量计传感器结构??Ｆｉｇ?１．４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｃｏｒｉｏｌｉｓ?ｍａｓｓ?ｆｌｏｗ?ｓｅｎｓｏｒ??二次仪表为科氏质量流量计的电气与信息处理部分，主要由驱动模块，??信号采集与转换模块、数字信号处理模块，温度采集与补偿模块，人机接口??与通信模块等。通过驱动模块为传感器提供驱动信号，保证传感器在最佳振??幅处稳定振动。信号采集与转换模块实时高精度采集传感器两路拾振线圈的??输出信号，在数字信号处理模块中采用数字信号处理方法对信号进行实时处??理，从而得出瞬时流量、累计流量、流体密度、温度等物理参数。再通过人??机接口和通信模块将各物理参数传输到中控机上进行观察和保存。??１．２．３科氏质量流量计分类与特点??科氏质量流量计按照不同的分类标准，可以分为多种不同的类型。以一??次仪表流量管的形状和弯曲程度为分类标准，科氏质量流量计可以分为大弯??管型、微弯型和直管型三大类［３３］。其中
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于希尔伯特变换的科氏质量流量计信号处理方法研究与实现[J]. 张建国,徐科军,董帅,刘铮,侯其立. 计量学报. 2017(03)
[2]基于小波变换和改进Hilbert变换对科氏质量流量计信号处理[J]. 黄丹平,汪俊其,于少东,王磊. 中国测试. 2016(06)
[3]微弯型科氏质量流量计测量气-液两相流研究[J]. 董帅,徐科军,侯其立,陶波波,刘铮. 仪器仪表学报. 2015(09)
[4]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)
[5]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)
[6]基于多次互相关的非整周期信号相位差测量算法[J]. 涂亚庆,沈廷鳌,李明,张海涛. 仪器仪表学报. 2014(07)
[7]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)
[8]适用于频繁启停流量测量的科氏质量流量计信号处理方法[J]. 刘翠,徐科军,侯其立,熊文军,方敏. 计量学报. 2014 (03)
[9]基于格型陷波器和Hilbert变换的科里奥利质量流量计信号处理方法[J]. 林伟,蔡选宪. 电子器件. 2014(01)
[10]一种基于SVD和Hilbert变换的科氏流量计相位差测量方法[J]. 杨辉跃,涂亚庆,张海涛,易鹏. 仪器仪表学报. 2012(09)
本文编号：3247473
【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】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１科氏力产生原理??Ｆｉｇ１．１?Ｐｒｉｎｃｉｌｅ?ｏｆ?Ｃｏｒｉｏｌｉｓ?ｆｏｒｃｅ??
??图１．１科氏力产生原理??Ｆｉｇ?１．１?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?Ｃｏｒｉｏｌｉｓ?ｆｏｒｃｅ??然而，通过旋转运动来产生科氏力是十分困难的，一般均以管道振动来??代替。科氏质量流量管振动时的受力分析如图１．２所示。??图１．２流量管受力分析??Ｆｉｇ?１．２?Ｔｈｅ?ｆｏｒｃｅ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｌｏｗｔｕｂｅ??流量管ＪＣ段和ＳＣ段以相同的旋转角速度Ｑ沿着相反方向进行小幅的??旋转运动，而流量管内的流体在随着管道进行旋转运动的同时，会沿着流量??管径向以匀速Ｖ进行水平运动。假设流量管的横截面积为Ｉ流经流量管的??流体密度为ｐ，管道段的长度为／。则此时在管道段中，每Ａ／长度内??的流体质量为Ａ＾ｚ＾ｐＡ／，相应的流量管中该Ａ／段流体受到的科氏力的大小??为??Ｆ?＝?２Ａ／７７ｖＱ?＝?２ｑＯＡｌ?（１．３）??式中，？即为被测流体在流量管中的瞬时质量流量。相同地，在管道５乃２段??中，由于流经流量管流体的流速与管道乂＾段中相反，所以此时在管道５／）２段??受到的科氏力表现为与段科氏力大小相等
％／＾ｓ?＾＼＼?拾振器??图１．?４科氏质量流量计传感器结构??Ｆｉｇ?１．４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｃｏｒｉｏｌｉｓ?ｍａｓｓ?ｆｌｏｗ?ｓｅｎｓｏｒ??二次仪表为科氏质量流量计的电气与信息处理部分，主要由驱动模块，??信号采集与转换模块、数字信号处理模块，温度采集与补偿模块，人机接口??与通信模块等。通过驱动模块为传感器提供驱动信号，保证传感器在最佳振??幅处稳定振动。信号采集与转换模块实时高精度采集传感器两路拾振线圈的??输出信号，在数字信号处理模块中采用数字信号处理方法对信号进行实时处??理，从而得出瞬时流量、累计流量、流体密度、温度等物理参数。再通过人??机接口和通信模块将各物理参数传输到中控机上进行观察和保存。??１．２．３科氏质量流量计分类与特点??科氏质量流量计按照不同的分类标准，可以分为多种不同的类型。以一??次仪表流量管的形状和弯曲程度为分类标准，科氏质量流量计可以分为大弯??管型、微弯型和直管型三大类［３３］。其中
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于希尔伯特变换的科氏质量流量计信号处理方法研究与实现[J]. 张建国,徐科军,董帅,刘铮,侯其立. 计量学报. 2017(03)
[2]基于小波变换和改进Hilbert变换对科氏质量流量计信号处理[J]. 黄丹平,汪俊其,于少东,王磊. 中国测试. 2016(06)
[3]微弯型科氏质量流量计测量气-液两相流研究[J]. 董帅,徐科军,侯其立,陶波波,刘铮. 仪器仪表学报. 2015(09)
[4]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)
[5]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)
[6]基于多次互相关的非整周期信号相位差测量算法[J]. 涂亚庆,沈廷鳌,李明,张海涛. 仪器仪表学报. 2014(07)
[7]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)
[8]适用于频繁启停流量测量的科氏质量流量计信号处理方法[J]. 刘翠,徐科军,侯其立,熊文军,方敏. 计量学报. 2014 (03)
[9]基于格型陷波器和Hilbert变换的科里奥利质量流量计信号处理方法[J]. 林伟,蔡选宪. 电子器件. 2014(01)
[10]一种基于SVD和Hilbert变换的科氏流量计相位差测量方法[J]. 杨辉跃,涂亚庆,张海涛,易鹏. 仪器仪表学报. 2012(09)
本文编号：3247473
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