科里奥利质量流量计的结构分析与相位差算法研究
发布时间：2022-12-25 17:13
质量流量是指单位时间内流过管道横截面的流体质量,科里奥利质量流量计（Coriolis Mass Flowmeters）,以下简称“科氏流量计”[1],就是一种能够直接测量质量流量的仪器。由于其测量精度高、稳定性好等优点,近些年来市场需求日益增加。然而,国内科氏流量计的精度和稳定性相比于国外同类产品还有较大差距,提高科氏流量计的性能主要是解决结构设计与相位差检测两大难点,本文将围绕这两方面开展研究,其中重点是运用流固耦合分析方法对科氏流量计进行结构分析。本课题主要研究内容如下:介绍了科氏流量计模态分析和双向流固耦合分析方法。通过模态分析得到各阶固有频率以及振型,以固有频率为激振频率,对科氏流量计采用双向流固耦合方法分析计算得出相位差。完成不同流速下的流固耦合实验,验证双向流固耦合方法对科氏流量计分析的可靠性。重点是通过模态分析和双向流固耦合分析对科氏流量计进行结构性能的研究:分析了不同结构测量管的模态变化规律,提出对科氏流量计进行流固耦合模态分析方法。通过不同管道压力和不同流体流速的流固耦合模态分析,总结得出压力和流速对模态的影响规律。针对不同管形的双向流固耦合计算...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 科氏流量计国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 科氏流量计测量原理简介
1.3.1 科里奥利力的介绍
1.3.2 科氏流量计的测量原理
1.3.3 科氏流量计的结构组成与分类
1.4 本文研究内容
2 科氏流量计流固耦合分析方法的介绍
2.1 模态分析方法的介绍
2.1.1 模态分析理论基础
2.1.2 科氏流量计的模态分析方法
2.2 流固耦合分析方法的介绍
2.2.1 流固耦合方式
2.2.2 流固耦合分析实现方案
2.2.3 科氏流量计的双向流固耦合分析方法
2.2.4 流固耦合数据的处理以及关键问题分析
2.3 双向流固耦合分析的验证
2.4 小结
3 双U型科氏流量计的流固耦合分析
3.1 双U型科氏流量计有限元模型的建立
3.2 科氏流量计结构的模态分析
3.2.1 测量管长对模态影响
3.2.2 测量管宽对模态影响
3.2.3 测量管径对模态影响
3.2.4 测量管倾斜度对模态影响
3.3 科氏流量计的流固耦合模态分析
3.3.1 不同模态分析方法的比较
3.3.2 不同压力的流固耦合模态分析
3.3.3 不同流速的流固耦合模态分析
3.4 科氏流量计相位差影响分析
3.4.1 测量管长对相位差的影响
3.4.2 测量管宽对相位差的影响
3.4.3 测量管径对相位差的影响
3.4.4 测量管倾斜度对相位差的影响
3.5 科氏流量计流固耦合的力学分析
3.6 小结
4 科氏流量计相位差检测算法的研究
4.1 科氏流量计输出信号的处理方法
4.1.1 信号处理方法
4.1.2 科氏流量计输出信号的建立
4.2 信号滤波处理算法分析
4.2.1 IIR数字滤波处理
4.2.2 FIR数字滤波处理
4.2.3 小波变换滤波处理
4.2.4 滤波方法的比较
4.3 信号相位差检测算法分析
4.3.1 基于数字相关原理的相位差检测
4.3.2 基于离散傅里叶变换的相位差检测
4.3.3 基于Hilbert变换的相位差检测及其改进
4.3.4 不同算法的相位差检测比较
4.4 小结
5 现场实验测试环节
5.1 流固耦合分析方法的验证
5.2 信号相位差检测算法的验证
6 总结和展望
6.1 论文工作总结
6.2 课题展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字信号处理技术在科氏质量流量计中的应用[J]. 张建国,徐科军,方正余,乐静,刘文. 仪器仪表学报. 2017(09)
[2]基于Hilbert变换科氏流量计相位差测量方法改进[J]. 徐同旭,黄丹平,郭康. 中国测试. 2017(08)
[3]科氏流量计测量管固有频率在线预测方法[J]. 金艳,王利军,胡亮,徐婵娜,崔晓军,傅新. 计量学报. 2017(03)
[4]基于ANSYS Workbench的液压管道流固耦合振动分析[J]. 夏永胜,张成龙. 流体传动与控制. 2017(03)
[5]一种基于希尔伯特变换的科氏流量计信号处理算法[J]. 林伟,赵静蕾. 电子器件. 2016(04)
[6]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)
[7]基于相关原理的非整周期信号相位差测量算法[J]. 沈廷鳌,涂亚庆,刘翔宇,张海涛. 仪器仪表学报. 2014(09)
[8]基于ANSYS Workbench的输流管路流固耦合振动分析[J]. 孙中成,张乐迪,张显余,马文浩. 机械研究与应用. 2014(04)
[9]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)
[10]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)
博士论文
[1]基于振动管测量系统建模的科里奥利质量流量计零点补偿方法研究[D]. 王利军.浙江大学 2013
[2]科氏质量流量计理论与应用研究[D]. 仝猛.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]基于自适应陷波器的科氏流量计信号频率估计方法研究[D]. 游海.重庆大学 2016
[2]科里奥利式质量流量计的改进设计[D]. 王力.中南林业科技大学 2016
[3]基于FPGA的科氏质量流量计相位差算法研究与实现[D]. 蔡卓淮.广西大学 2015
[4]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
[5]典型航空液压管路的流固耦合动力学分析[D]. 王博.西安电子科技大学 2013
[6]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
[7]科里奥利质量流量计数字信号处理算法的研究与实现[D]. 李叶.合肥工业大学 2010
[8]科里奥利质量流量计变送器电路研究及其电路实现[D]. 侯宏.北京理工大学 2008
[9]科里奥利质量流量计的设计与实现[D]. 陈善文.华中科技大学 2006
[10]高灵敏度科里奥利质量流量计的研究[D]. 李光.华中科技大学 2005
本文编号：3727023
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 科氏流量计国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 科氏流量计测量原理简介
1.3.1 科里奥利力的介绍
1.3.2 科氏流量计的测量原理
1.3.3 科氏流量计的结构组成与分类
1.4 本文研究内容
2 科氏流量计流固耦合分析方法的介绍
2.1 模态分析方法的介绍
2.1.1 模态分析理论基础
2.1.2 科氏流量计的模态分析方法
2.2 流固耦合分析方法的介绍
2.2.1 流固耦合方式
2.2.2 流固耦合分析实现方案
2.2.3 科氏流量计的双向流固耦合分析方法
2.2.4 流固耦合数据的处理以及关键问题分析
2.3 双向流固耦合分析的验证
2.4 小结
3 双U型科氏流量计的流固耦合分析
3.1 双U型科氏流量计有限元模型的建立
3.2 科氏流量计结构的模态分析
3.2.1 测量管长对模态影响
3.2.2 测量管宽对模态影响
3.2.3 测量管径对模态影响
3.2.4 测量管倾斜度对模态影响
3.3 科氏流量计的流固耦合模态分析
3.3.1 不同模态分析方法的比较
3.3.2 不同压力的流固耦合模态分析
3.3.3 不同流速的流固耦合模态分析
3.4 科氏流量计相位差影响分析
3.4.1 测量管长对相位差的影响
3.4.2 测量管宽对相位差的影响
3.4.3 测量管径对相位差的影响
3.4.4 测量管倾斜度对相位差的影响
3.5 科氏流量计流固耦合的力学分析
3.6 小结
4 科氏流量计相位差检测算法的研究
4.1 科氏流量计输出信号的处理方法
4.1.1 信号处理方法
4.1.2 科氏流量计输出信号的建立
4.2 信号滤波处理算法分析
4.2.1 IIR数字滤波处理
4.2.2 FIR数字滤波处理
4.2.3 小波变换滤波处理
4.2.4 滤波方法的比较
4.3 信号相位差检测算法分析
4.3.1 基于数字相关原理的相位差检测
4.3.2 基于离散傅里叶变换的相位差检测
4.3.3 基于Hilbert变换的相位差检测及其改进
4.3.4 不同算法的相位差检测比较
4.4 小结
5 现场实验测试环节
5.1 流固耦合分析方法的验证
5.2 信号相位差检测算法的验证
6 总结和展望
6.1 论文工作总结
6.2 课题展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字信号处理技术在科氏质量流量计中的应用[J]. 张建国,徐科军,方正余,乐静,刘文. 仪器仪表学报. 2017(09)
[2]基于Hilbert变换科氏流量计相位差测量方法改进[J]. 徐同旭,黄丹平,郭康. 中国测试. 2017(08)
[3]科氏流量计测量管固有频率在线预测方法[J]. 金艳,王利军,胡亮,徐婵娜,崔晓军,傅新. 计量学报. 2017(03)
[4]基于ANSYS Workbench的液压管道流固耦合振动分析[J]. 夏永胜,张成龙. 流体传动与控制. 2017(03)
[5]一种基于希尔伯特变换的科氏流量计信号处理算法[J]. 林伟,赵静蕾. 电子器件. 2016(04)
[6]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)
[7]基于相关原理的非整周期信号相位差测量算法[J]. 沈廷鳌,涂亚庆,刘翔宇,张海涛. 仪器仪表学报. 2014(09)
[8]基于ANSYS Workbench的输流管路流固耦合振动分析[J]. 孙中成,张乐迪,张显余,马文浩. 机械研究与应用. 2014(04)
[9]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)
[10]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)
博士论文
[1]基于振动管测量系统建模的科里奥利质量流量计零点补偿方法研究[D]. 王利军.浙江大学 2013
[2]科氏质量流量计理论与应用研究[D]. 仝猛.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]基于自适应陷波器的科氏流量计信号频率估计方法研究[D]. 游海.重庆大学 2016
[2]科里奥利式质量流量计的改进设计[D]. 王力.中南林业科技大学 2016
[3]基于FPGA的科氏质量流量计相位差算法研究与实现[D]. 蔡卓淮.广西大学 2015
[4]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
[5]典型航空液压管路的流固耦合动力学分析[D]. 王博.西安电子科技大学 2013
[6]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
[7]科里奥利质量流量计数字信号处理算法的研究与实现[D]. 李叶.合肥工业大学 2010
[8]科里奥利质量流量计变送器电路研究及其电路实现[D]. 侯宏.北京理工大学 2008
[9]科里奥利质量流量计的设计与实现[D]. 陈善文.华中科技大学 2006
[10]高灵敏度科里奥利质量流量计的研究[D]. 李光.华中科技大学 2005
本文编号：3727023
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3727023.html
