高精度超声波流量计的设计

介绍了当前在工业中应用较为广泛的采用顺逆流时差法测流量的超声波流量计系统设计,提出了采用复杂可编程逻辑器件（CPLD）进行计时和产生传感器驱动控制信号的方法,将该方法应用于超声波流量计测量系统中,得到了比传统型控制电路更好的精度和控制效果,以实现高精度超声波流量计的设计。     

基于虚拟仪器的超声Doppler管道低流速测量

传统的超声Doppler流量计在管道流量测量中会遇到无法判断流速方向和低流速测量困难等问题。该文基于虚拟仪器平台,将Doppler信号解调到15kHz的中心频率,并运用Zoom-FFT算法对其进行高精度选带频谱分析,然后进行加权平均频率估计,得到被测流体的平均流速及方向,实现了一个新的超声Doppler流量测量系统。超声波探头外夹安装在充满流体介质的不锈钢管道上进行流量测量,实验结果表明该系统不仅可以正确分辨流速方向,还能测量低达0.02m/s的流速,在判断流速方向和低流速测量上比传统超声Doppler流量计更为有效。     

多声道超声波气体流量计声平面安装角度对测量影响的模型仿真和实验研究

采用计算流体力学(CFD)方法,建立90°单弯管道内气体流动的仿真模型,获得管道内流场分布情况,通过对声路上每个网格内声波传播时间逐个累计的方式模拟超声波流量计原理计算渡越时间。搭建超声波气体流量计量实验系统,通过实验验证仿真结果。研究结果表明:在90°单弯管道下游,随直管段距离增加,多声道超声波气体流量计的计量偏差逐渐减小。以90°单弯管下游10D位置安装的六声道超声波流量计为例,声平面角度变化使计量相对误差发生变化。相对于与弯管平面平行或者垂直安装的方式,与弯管平面倾斜安装能有效避开流速分布的低速区,降低计量误差。在实际应用中,当管道内流场分布非对称时,多声道流量计声平面安装角度的变化会影响流量计量效果。在阻流件下游安装多声道超声波流量计,需根据流场分布特点选择适当的声平面安装角度,降低非对称流速分布对精度带来的影响。     

宽波束超声波流量计Lamb波发射技术研究

宽波束超声波流量计的研究是超声波流量计发展的趋势,但目前专门针对管道流量测量的宽波束理论研究较少,为此,在建立管道声路模型的基础上,推导了适用于管道流量测量的Lamb波的色散方程,给出了在管道中通过调整超声波发射频率激发Lamb波的方法,并分析了在该条件下管道中的声场分布,从而建立了一套管道Lamb波理论．在此理论基础上,设计了验证管道Lamb波理论的实验方案．实验敬据与理论推导基本吻合,因此从实验角度验证了管道Lamb波理论的合理性。     

超声波流量计测流原理及应用研究

基于超声波在固体、液体以及气体中的声速特性、反射特性和衰减特性等理论,详细介绍了多普勒超声波流量计和时差式超声波流量计的测流原理、应用领域及应用实例.     

管道变化对流量测量的影响

研究蒸汽管道上在没有温度压力补偿情况下的流量计精度受压力损失的影响,通过实例对串联在管道上的两只流量计计量精度出现偏差的缘由进行了详尽的说明。     

气体对于超声波流量计影响及其修正的实验研究

超声波流量计在测量液体流量时,往往要求管内是充满状态,但在实际应用中,常常出现液体中含有气体,从而造成测量偏差。为了能够修正该偏差,提出了多传感器组合使用,进行修正的方法。对管道中充满液体时,使用FDT—21超声波手持流量计进行流量标定;在含有气体状态下,使用38 k Hz的超声波发射及接收装置,测量不同含气量研究不同安装方式对于含气流量的测量影响,从而实现含气状态下水平管道中流量的修正。结果表明:水平管道液体流动时,含气会对超声波流量计测量结果造成误差,通过适当的修正方法可实现超声波流量计流量的测量,偏差大约在2%左右。     

超声波流量计在地表水明渠水量计量当中的应用

论述了超声波流量计在张掖市甘州区西浚灌区续建配套与节水改造量测水设施建设项目当中的应用,利用超声波原理对地表水明渠水量进行分层测流,精确计量明渠的实时过水流量,实现灌区量水的远程实时监测,运行情况良好,具有推广价值。     

圆形管道超声波测流的数学模型

本文从分析压力管道水流流速分布规律出发,分别应用高斯和马尔科夫数值积分方法,得出了圆形管道多声路超声波测流流量计算、最优声道分布坐标及权重的数学模型,并用现场实测资料进行了验证。     

一种用于时差法超声波流量计的高精度测时方法的实现

针对时差法超声波流量计高测时精度的要求,在分析传统测时方法误差的基础上,提出一种新的测时方法.这种新方法利用传统锁相环路测时原理,结合边沿检测技术,保证了超声波信号传播时间测量值为整数个计时脉冲;同时利用逻辑编程实现对超声波信号多次、循环传播的时间测量,减小了边沿检测误差和系统误差.实验表明,应用该方法提高了测时分辨率,使测时精度达到纳秒及亚纳秒量级,满足了超声波流量计对中小管径测量的精度要求.本设计的核心功能已经在Xilinx XC2S100e FPGA芯片上得到了实现.     

超声多普勒流量计实现分区流速测量的方法研究

为了扩展超声波多普勒测量方法的功能并提高超声多普勒流量计的测量精度,提出了可以实现流通区域内流体速度分布测量的分区流速测量方法。采用超声波交叉域法,对声束的发射与接收进行汇聚,使汉速信息集中在流场中十几毫米到数毫米的区域范围内;采用了发射、接收换能器,让声束的交叉域分布在描述流场特性的地方,实现了流场的分区流速测量。扩展了超声波多普勒方法的功能,若对分区流速进行积分处理就可获得流量,为提高超声多普     

数值积分函数对超声波流量计精度的影响

针对数值积分函数在超声波流量计计量过程中会引入固有误差的问题,对常用的4种积分函数在Re为1.0×103～1.0×107区间的固有误差进行了比较.通过建立超声波流量计数学模型,结合发展管内流速的分布规律,计算各积分函数的2～5个声路的误差,得到了误差分布曲线.研究结果表明:各积分函数的声路数越多,引入的固有误差越小,当Re大于等于1.0×105时,各积分函数的引入误差随着Re的增大逐渐趋于稳定.在声路数不受限制且管路流量检测范围内会出现最大引入误差时,Gauss-Legender积分具有明显优势.当Re大于等于8.0×103、小于等于4.0×105时,Tailored积分具有较小误差,而Owics积分更适用于声路数受限制和Re大于4.0×105的管路流量检测.     

万家寨引黄工程南干出口流量测定仪器的比测

阐述了流量测定仪器比测的目的和意义,论述了超声波流量计、薄壁梯形堰、流速仪3种仪器的比测资料。     

涡街流量计在含气液体测量中的试验研究

在以水为连续相的流体里注入少量空气,空气为离散相,研究了涡街流量计在这种两相流条件下的测量特性。试验在直径为50 mm的水平管道中进行,水的流量为6~12 m3/h,注入的气体体积含气率为3%~15%。涡街流量计同时用谱分析以及脉冲计数对水流量进行测量,并且对两种不同测量方式进行了比较。通过对试验数据的处理,分析了不同的含气率对涡街流量计测量误差的影响。     

多声道超声气体流量计的建模与仿真

基于时差式超声流量计测量原理和Gauss-Legendre数值积分方法,建立了多声道超声气体流量计的数学模型．在建模过程中,根据瞬时流速以流速分布函数按面积积分的公式,推导出在弦向声道处的平均流速按声线积分的表达式,然后推导出在弦向声道处的平均流速加权求和的瞬时流速公式;应用Legendre多项式求解出高斯节点值和加权系数,即确定了各个声道的分布位置．以四声道交叉布置方式的超声气体流量计为例,通过Matlab仿真与误差分析,结果表明：在考虑流速分布的影响下,模型的测量误差不大于0．1％,验证了模型的正确性,因而多声道超声气体流量计完全能满足油气、天然气等气体在输送和分配计量中的精度要求．     

一种石灰窑煤气流量检测及在线补偿的新方法

研究了梅钢石灰窑供气系统不能准确检测煤气流量等实际问题和超声波流量计的计量特点,提出了一种基于WZ-2188超声波流量计和孔板流量计双重检测技术,实现煤气流量精确检测和煤气流量在线补偿的新方法。经过采用煤气流量双重检测和在线补偿技术对石灰窑供气系统的改造,减小了煤气流量检测的误差,提高了活性石灰的质量,为企业带来了较大的经济效益和社会效益。     

旋桨式流速仪在非恒定流模型试验中的应用

根据工程实验的特殊需要，阐述了旋桨式流速仪在工程模型试验中的重要性及研究情况，并着重介绍了HD-4B型电脑流速仪的原理、工作制、传感器的造型、与EMV-1型电磁流速仪及检定车比测的结果，及其在解决量测多点缓变非恒定流速及快速量测恒定流速中的应用.