液体流量测量方法研究
发布时间：2021-10-25 14:35
随着工农业的发展,水资源利用率和供需之间的矛盾愈发激烈,注重节约能源,提高经济效益和产品质量显得尤为重要。在工业生产过程中,为了有效监测生产过程,通常需要对生产过程中的各种液体介质进行测量,用以管控生产;在农业生产中,对灌溉用水等的计量有助于达到水资源利用最大化,所以流量计量在工业生产和日常生活中起着越来越重要的作用。目前,流量测量方式多种多样,而其中基于速度式的流量计应用最为广泛。本文通过大量文献调研,介绍了几种常见的速度式液体流量计的原理和发展历程,并探讨分析了其各自的优缺点及适用场景等,为从事流量测量研究工作提供了一定基础指导。
【文章来源】：智能计算机与应用. 2020,10(03)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图1 时差法超声波流量计原理
其中，v是流体流速;f0是发射和接收超声波频率的频率差;fc是超声波换能器发射的声波频率;c是光速;α为换能器安装角度，从而可以计算出流体的流速和流量。利用声波测量流体流速的研发可追溯至上世纪50年代[5]，美国国家标准总局在利用“鸣环法”为海军测声速，后来基于这种方法研制出了频差法、时差法的超声波流量计[5-6]。Erdrich等人于1858年研发出了一款折射式超声波换能器，消除了管道反射引起的超声波信号相位失真，为非入侵式测流量打下了坚实基础。此后，又随即推出了一种基于锁相环路技术的超声波流量计。接下来，Jackson等人[7]又提出了多声道超声波流量测量技术，通过多声道测量提高了精确度。Caiogirou等人[8]通过对管道流体流场进行了分析研究，为提高流量计的测量精度提供了理论依据。Eren等人[9]设计了一种通过超声波传播速度能够分析出所测流体成分的超声波流量计。
其中，K为流量计的流量系数，在一定雷诺数范围内K为常数，此时只要求得f就可以得出流体体积Q[19]。最初，Strouhal[20]在1878年首次发现了涡街现象，Kallnan对涡街的稳定条件进行了大量研究，通过数学推导证明了圆柱形漩涡发生体产生稳定漩涡的条件。1993年，Lavante等人[21]提出了一种半圆柱与凹背面半圆柱中间带狭缝的漩涡发生体，通过实验测得这种漩涡发生体具有良好稳定的漩涡发生效果，并且强度也更好。Popiel等人[22]通过可视材料观察到了漩涡生成的过程，发现了漩涡生成的位置是凹背面圆柱两边，如图4所示，凹面半圆柱的尺寸在相当程度上影响着漩涡的形成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]气体涡轮流量计旋转部件内流场模拟与性能分析[J]. 刘民杰,阎兵. 机械工程师. 2016(02)
[2]改进的电磁流量计感生电势计算方法[J]. 姜玉林,丁文斌. 电子测量与仪器学报. 2015(12)
[3]超声波流量计的研究现状[J]. 王贤妮. 工业计量. 2015(06)
[4]叶片螺旋角对气体涡轮流量计性能影响的分析[J]. 刘民杰,阎兵. 仪表技术与传感器. 2015(11)
[5]基于ANSYS的高精度涡轮流量计设计[J]. 关松. 化工自动化及仪表. 2014(09)
[6]基于区域权函数理论的多电极电磁流量计电极设计[J]. 赵宇洋,张涛,LUCAS G,LEEUNGCULSATIEN T. 传感器与微系统. 2014(02)
[7]不同形状涡街发生体流场仿真及特性研究[J]. 王慧,黄咏梅. 中国计量学院学报. 2013(03)
[8]涡轮流量计在流量测量中的应用[J]. 范志华,刘枫. 气象水文海洋仪器. 2007(04)
[9]测量小流量的切向式涡轮流量传感器的仿真与实验[J]. 王振,张涛,徐英. 天津大学学报. 2007(09)
[10]涡街流量计的研究[J]. 黄咏梅,张宏建,孙志强. 传感技术学报. 2006(03)
硕士论文
[1]高精度液体涡轮流量传感器结构研究[D]. 杨振.天津大学 2014
[2]科氏质量流量计的应用研究[D]. 赵敏涛.西安石油大学 2013
[3]基于GPRS无线通讯的电涡流式涡轮流量计的研究[D]. 齐峰.天津大学 2008
[4]时差法超声波流量计设计与研发[D]. 姜勇.浙江大学 2006
本文编号：3457601
【文章来源】：智能计算机与应用. 2020,10(03)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图1 时差法超声波流量计原理
其中，v是流体流速;f0是发射和接收超声波频率的频率差;fc是超声波换能器发射的声波频率;c是光速;α为换能器安装角度，从而可以计算出流体的流速和流量。利用声波测量流体流速的研发可追溯至上世纪50年代[5]，美国国家标准总局在利用“鸣环法”为海军测声速，后来基于这种方法研制出了频差法、时差法的超声波流量计[5-6]。Erdrich等人于1858年研发出了一款折射式超声波换能器，消除了管道反射引起的超声波信号相位失真，为非入侵式测流量打下了坚实基础。此后，又随即推出了一种基于锁相环路技术的超声波流量计。接下来，Jackson等人[7]又提出了多声道超声波流量测量技术，通过多声道测量提高了精确度。Caiogirou等人[8]通过对管道流体流场进行了分析研究，为提高流量计的测量精度提供了理论依据。Eren等人[9]设计了一种通过超声波传播速度能够分析出所测流体成分的超声波流量计。
其中，K为流量计的流量系数，在一定雷诺数范围内K为常数，此时只要求得f就可以得出流体体积Q[19]。最初，Strouhal[20]在1878年首次发现了涡街现象，Kallnan对涡街的稳定条件进行了大量研究，通过数学推导证明了圆柱形漩涡发生体产生稳定漩涡的条件。1993年，Lavante等人[21]提出了一种半圆柱与凹背面半圆柱中间带狭缝的漩涡发生体，通过实验测得这种漩涡发生体具有良好稳定的漩涡发生效果，并且强度也更好。Popiel等人[22]通过可视材料观察到了漩涡生成的过程，发现了漩涡生成的位置是凹背面圆柱两边，如图4所示，凹面半圆柱的尺寸在相当程度上影响着漩涡的形成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]气体涡轮流量计旋转部件内流场模拟与性能分析[J]. 刘民杰,阎兵. 机械工程师. 2016(02)
[2]改进的电磁流量计感生电势计算方法[J]. 姜玉林,丁文斌. 电子测量与仪器学报. 2015(12)
[3]超声波流量计的研究现状[J]. 王贤妮. 工业计量. 2015(06)
[4]叶片螺旋角对气体涡轮流量计性能影响的分析[J]. 刘民杰,阎兵. 仪表技术与传感器. 2015(11)
[5]基于ANSYS的高精度涡轮流量计设计[J]. 关松. 化工自动化及仪表. 2014(09)
[6]基于区域权函数理论的多电极电磁流量计电极设计[J]. 赵宇洋,张涛,LUCAS G,LEEUNGCULSATIEN T. 传感器与微系统. 2014(02)
[7]不同形状涡街发生体流场仿真及特性研究[J]. 王慧,黄咏梅. 中国计量学院学报. 2013(03)
[8]涡轮流量计在流量测量中的应用[J]. 范志华,刘枫. 气象水文海洋仪器. 2007(04)
[9]测量小流量的切向式涡轮流量传感器的仿真与实验[J]. 王振,张涛,徐英. 天津大学学报. 2007(09)
[10]涡街流量计的研究[J]. 黄咏梅,张宏建,孙志强. 传感技术学报. 2006(03)
硕士论文
[1]高精度液体涡轮流量传感器结构研究[D]. 杨振.天津大学 2014
[2]科氏质量流量计的应用研究[D]. 赵敏涛.西安石油大学 2013
[3]基于GPRS无线通讯的电涡流式涡轮流量计的研究[D]. 齐峰.天津大学 2008
[4]时差法超声波流量计设计与研发[D]. 姜勇.浙江大学 2006
本文编号：3457601
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