矿用管道式超声波气体流量计设计 被引量：5

1

作者 张胜峰 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第3期54-57,共4页

介绍了煤矿瓦斯抽采监测常用流量计的各种优缺点,基于时差法超声波流量检测原理,采用40 k Hz超声波换能器和CX20106A集成红外信号接收芯片对超声波信号进行处理,并利用高速ARM芯片计算超声波飞行时间,设计了矿用管道式超声波气体流量计... 介绍了煤矿瓦斯抽采监测常用流量计的各种优缺点,基于时差法超声波流量检测原理,采用40 k Hz超声波换能器和CX20106A集成红外信号接收芯片对超声波信号进行处理,并利用高速ARM芯片计算超声波飞行时间,设计了矿用管道式超声波气体流量计,相对误差小于4.0%、流速下限低至0.2 m/s,且无压损,是解决煤矿瓦斯抽采监测的理想仪器,具有良好的现场表现和环境适应性。 展开更多

关键词 煤矿瓦斯抽采监测 时差法超声波流量检测 管道式超声波气体流量计

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高速气体超声波流量计飞行时间估计算法研究

2

作者 郭淼 李芳 赵纪元 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第8期269-277,共9页

高速气体流量计量如火炬气流量对于节能减排、提升企业经济效益具有重要意义。超声波流量计量程范围广,测量稳定,不受组分变化影响,是火炬气流量测量主流产品。目前该类产品基本为国外垄断,国产超声波流量计在高速气体测量时声波飞行时... 高速气体流量计量如火炬气流量对于节能减排、提升企业经济效益具有重要意义。超声波流量计量程范围广,测量稳定,不受组分变化影响,是火炬气流量测量主流产品。目前该类产品基本为国外垄断,国产超声波流量计在高速气体测量时声波飞行时间波动较大,导致测量结果误差较大。为了寻找合适的声波飞行时间估计算法,在仪表厂家专业计量装置上采集了10~70 m/s的气体流速下的超声波信号,研究了包络拟合法、自相关法、互相关法、小波时频分析法4种信号处理方法。实验结果表明,小波时频分析法飞行时间估计效果较好,标准差小于9μs,流速增加标准差增大,高速时还存在一定波动。通过采用求平均、最小二乘法、割线斜率算法等可以消除数据波动,提高测量精度和稳定性,为提升国产超声波流量计精度提供技术基础。 展开更多

关键词 火炬气 高速气体 超声波流量计 飞行时间估计 小波时频分析

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一种在线评估超声波气体流量计性能的新方法

3

作者 梁爽 张丽稳 +5 位作者 张鹏飞 苗芊 王瑞兵 周君洋 朱阁红 张凯 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第9期1339-1347,共9页

提出一种在线评估超声波气体流量计性能的新方法。原理是基于贝叶斯信息融合方法建立变动点检测模型,获得测量数据的变动趋势,实现对超声波流量计的实时性能评估。具体实施过程是将先验信息与实时样本信息相结合,迭代更新得到后验分布,... 提出一种在线评估超声波气体流量计性能的新方法。原理是基于贝叶斯信息融合方法建立变动点检测模型,获得测量数据的变动趋势,实现对超声波流量计的实时性能评估。具体实施过程是将先验信息与实时样本信息相结合,迭代更新得到后验分布,其中后验分布中的后验标准差即为仪表实时不确定度。该方法相对于传统不确定度评定方法,其融入了实时测量信息,可以实时连续的评价仪表的不确定度,监测超声波流量计整个测量系统的运行情况,并及时发现异常工作情况,实现了对流量计性能的在线评估,为超声波流量计的在线监测提供了一种新的方法和途径,在小流量点Q=10 m^(3)/h时,相对扩展不确定度为1.52%,满足计量准确度等级要求。 展开更多

关键词 流量计量 超声波气体流量计 贝叶斯信息融合 实时性能评估 不确定度

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基于小波阈值算法的气体超声波流量计信号预处理 被引量：1

4

作者 戈文祺 张坤 刘财智 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期1502-1511,共10页

气体超声波流量计超声信号在气体中传播时,存在易受到各种噪声的干扰,能量衰减严重、回波信号幅值弱、信噪比低等问题,为准确采集气体超声波流量计回波信号,在传统阈值滤波算法基础上提出了一种改进小波阈值算法,对气体超声波流量计信... 气体超声波流量计超声信号在气体中传播时,存在易受到各种噪声的干扰,能量衰减严重、回波信号幅值弱、信噪比低等问题,为准确采集气体超声波流量计回波信号,在传统阈值滤波算法基础上提出了一种改进小波阈值算法,对气体超声波流量计信号进行预处理;将改进小波阈值算法与传统阈值算法进行仿真对比分析,并用FPGA实现对采集超声波信号的6层Coif5小波滤波处理。经仿真与实验对比表明:在不改变超声波信号的特征波基础上,使用改进阈值滤波算法对超声波回波信号降噪处理后,均方根误差为0.0014,信噪比达到了88.3290 dB,该方法提高了超声波流量计的采集质量,实现了良好的降噪效果。 展开更多

关键词 气体超声波流量计 回波信号 信号预处理 改进小波阈值算法

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超声波气体流量计的管道模型仿真和误差分析 被引量：40

5

作者 王雪峰 唐祯安 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2612-2618,共7页

为满足不断发展的超声波气体流量计测量精度的需要,改进传感器的设计精度和有效降低安装测试及样机调试成本,针对制约超声波气体流量计测量精度主要误差源之一的管道流场分析问题,结合计算机建模数值仿真技术及实验技术对其流场设计参... 为满足不断发展的超声波气体流量计测量精度的需要,改进传感器的设计精度和有效降低安装测试及样机调试成本,针对制约超声波气体流量计测量精度主要误差源之一的管道流场分析问题,结合计算机建模数值仿真技术及实验技术对其流场设计参数以及弯管安装条件等对超声波测量误差产生原因进行定量分析。理论研究和仿真实验结果表明,可以量化分析气体超声波流量计流场误差产生的原因、范围,并通过限定流场修正系数更有效地降低其测量误差,这项研究对该超声波气体流量计的优化设计和工程应用具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 超声波气体流量计 计算机建模和数值仿真 管道流场误差分析

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管道传输气体超声波流量计的新设计方法 被引量：8

6

作者 董雅琳 裴小静 +1 位作者 刘涛 仲崇权 《控制工程》 CSCD 北大核心 2020年第12期2210-2218,共9页

采用超声波技术检测工业管道流量是一种新发展的流量测量方法,由于超声波在气体中传播衰减较大,易受到环境的干扰,现有的超声波检测方法难以保证测量精度。基于时差法测量原理,提出了一个新的X型超声波气体传感器设计方案,通过使用三阈... 采用超声波技术检测工业管道流量是一种新发展的流量测量方法,由于超声波在气体中传播衰减较大,易受到环境的干扰,现有的超声波检测方法难以保证测量精度。基于时差法测量原理,提出了一个新的X型超声波气体传感器设计方案,通过使用三阈值电路对接收到的超声波信号进行检测点校正,可降低由超声波缺波与陷波造成的测量误差,从而提高测量精度。采用小波阈值滤波方法对测量得到的超声波飞行时间进行数字滤波,以提高抗噪和检测信号稳定性。并且给出一个MALLAT快速算法以实现小波分析在单片机上实时应用。通过在一个组装的单片机实时检测装置上进行气体流量测试,有效地验证了所提出的设计方法的准确性和可靠性。 展开更多

关键词 气体超声波流量计 超声波检测 时差法测量 三阈值比较法 小波分析

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管道超声波气体流量计的设计与实现 被引量：2

7

作者 李占平 台畅 《煤炭工程》 北大核心 2013年第9期125-127,共3页

为了提高煤矿瓦斯抽放管道气体流量的测量精度和测量下限,结合超声波流量计的优点和时差法检测原理设计了管道超声波气体流量计,采用40kHz的超声波换能器作为主体元件,设计了两级放大电路和方波脉冲产生电路,并利用TDC-GP22实现了高精... 为了提高煤矿瓦斯抽放管道气体流量的测量精度和测量下限,结合超声波流量计的优点和时差法检测原理设计了管道超声波气体流量计,采用40kHz的超声波换能器作为主体元件,设计了两级放大电路和方波脉冲产生电路,并利用TDC-GP22实现了高精度的时间测量。经实验分析表明,该流量计测量精度极高,具有低至0.05m/s的测量下限,且时间差和气体流速具有良好的线性关系。 展开更多

关键词 流量检测 超声波气体流量计 时差法 线性

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基于气体超声波流量计的间歇激励和信号处理 被引量：12

8

作者 田雷 徐科军 +3 位作者 沈子文 李剑波 穆立彬 刘博 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2017年第11期1774-1781,共8页

为了提高气体超声波流量计系统的响应速度,提出一种新的基于相邻峰值最大差值的气体超声流量计信号处理方法。为了进一步提高该信号处理方法的测量精度,又提出一种新的间歇式激励方法。采用间歇式激励方法能得到相邻峰值差值较大的回波... 为了提高气体超声波流量计系统的响应速度,提出一种新的基于相邻峰值最大差值的气体超声流量计信号处理方法。为了进一步提高该信号处理方法的测量精度,又提出一种新的间歇式激励方法。采用间歇式激励方法能得到相邻峰值差值较大的回波信号,并且在不同流量下,相邻峰值最大差值的相对位置始终保持不变。在实际测量中,通过回波信号中相邻峰值最大差值的位置,确定回波信号的到达时刻,进而计算出超声波传播时间,得到气体流量。将间歇式激励方法和基于相邻峰值最大差值的信号处理方法在硬件系统上进行实时实现,并进行标定实验,结果验证了激励方法配合信号处理方法的高效性。 展开更多

关键词 气体超声波流量计 间歇式激励 相邻峰值差值 信号处理

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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 被引量：19

9

作者 唐晓宇 张宏建 +1 位作者 谢翔 周洪亮 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1923-1929,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 气体流量计 超声波多声道流量计 声平面安装角度 计算流体力学建模和仿真

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多通道超声波气体流量计的原理及标定 被引量：9

10

作者 梁军汀 卢杰 朱士明 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第z2期130-131,共2页

本文简要介绍了多通道超声波速差法气体流量计的原理、性能 ,及利用调温调湿风洞对直径为 D70 0 mm的大口径超声波气体流量计进行喷嘴法标定的原理。

关键词 超声波 气体流量计 标定

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基于Kalman滤波的气体超声波流量计融合方法 被引量：8

11

作者 刘博 徐科军 +3 位作者 穆立彬 田雷 沈子文 李剑波 《计量学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期868-873,共6页

针对气体超声波流量计中多个声道获得的多个流量结果如何融合的问题,提出了基于Kalman滤波的融合方法。把多声道气体超声波流量计看成是若干个单声道流量计的组合,根据每个声道计算结果的统计规律,自动地调整每个声道的流量结果在最终... 针对气体超声波流量计中多个声道获得的多个流量结果如何融合的问题,提出了基于Kalman滤波的融合方法。把多声道气体超声波流量计看成是若干个单声道流量计的组合,根据每个声道计算结果的统计规律,自动地调整每个声道的流量结果在最终输出中的权重系数,在消耗较小的计算资源情况下,实现对流量结果中异常值的判断和处理,使流量输出更加稳定。在以DSP和FPGA为核心的气体超声流量计信号处理系统上实时实现算法,并进行实流实验。实验结果验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 计量学 气体超声波流量计 KALMAN滤波 融合方法 多声道 数字信号处理

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微机化超声波气体流量计的研制 被引量：5

12

作者 梁军汀 钱梦 +1 位作者 卢杰 朱士明 《声学技术》 CSCD 1995年第2期82-86,共5页

超声波在气体中传播的声速随气体流动速度的变化而变化，通过测量管道上斜向对置的一对换能器间超声波沿气流顺向和逆向传播的声速差，可以求出两换能器间气流的线平均流速，进而根据换能器放置角皮和管径求得管道内气流的面平均流速及... 超声波在气体中传播的声速随气体流动速度的变化而变化，通过测量管道上斜向对置的一对换能器间超声波沿气流顺向和逆向传播的声速差，可以求出两换能器间气流的线平均流速，进而根据换能器放置角皮和管径求得管道内气流的面平均流速及流量。和其它流量计相比，微机化超声波气体流量计具有简便、正确、无流阻、无压力损失、不受气体成分变化、对低频脉动气流及大管径大流速气体流量都能进行正确测量等独特的优点。本文将简要介绍微机化超声波气体流量计的基本原理、电路结构、仪器校准过程及实验结果。 展开更多

关键词 超声波 气体流量计 微机

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Z法气体超声波流量计湿气测量的虚高预测模型 被引量：4

13

作者 徐英 陈阳 +3 位作者 巴玺丽 尹存 张涛 石弘然 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期4031-4038,共8页

引言湿气通常是指气相为连续相，液相为离散相的气液两相流。美国机械工程师学会ASME将其界定为Lockhart-Martinelli参数（L-M参数）X〈0．3的气液两相流[1]。湿气普遍存在于自然界与工业现场中，如常规天然气田井口产出气（湿天然气）... 引言湿气通常是指气相为连续相，液相为离散相的气液两相流。美国机械工程师学会ASME将其界定为Lockhart-Martinelli参数（L-M参数）X〈0．3的气液两相流[1]。湿气普遍存在于自然界与工业现场中，如常规天然气田井口产出气（湿天然气）、煤层气、湿饱和蒸汽以及页岩气等均属湿气。随着工业生产的发展，对湿气不分离计量的要求越来越高。然而已有研究表明，湿气流量测量问题非常复杂，检测难度很大，利用传统的单相气体流量计直接测量湿气流量，会因液相的影响而产生一定的误差，甚至无法正常工作[2]。因此研究各种单相仪表在测量湿气过程中所表现出的特性是十分重要的基础性工作。 展开更多

关键词 Z法 气体超声波流量计 湿气测量 虚高 截面含气率

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数字式超声波气体流量计的信号处理及改进 被引量：19

14

作者 王铭学 王文海 +1 位作者 田文军 方炯 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1010-1014,共5页

利用超声波测量气体流量具有非接触、安全、精确度高等优点。介绍了基于DSP的超声波气体流量计的工作原理及硬件设计框架;针对其接收信号弱、工作环境噪声强的特点采用相关法分析,并分别从时域和频域阐述了相关法的原理和算法;在保证精... 利用超声波测量气体流量具有非接触、安全、精确度高等优点。介绍了基于DSP的超声波气体流量计的工作原理及硬件设计框架;针对其接收信号弱、工作环境噪声强的特点采用相关法分析,并分别从时域和频域阐述了相关法的原理和算法;在保证精度的前提下提出了算法改进措施以提高其实时性,并给出了板上调试的具体实例;首次提出利用回波法求基准波的方法;针对不同系统的要求提出了三种提高精度的措施。以上方法成功应用于仪表设计中。 展开更多

关键词 DSP 超声波气体流量计 相关法 回波法 基准波

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时差式超声波气体流量计的研制 被引量：10

15

作者 周利华 修吉平 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2007年第6期21-22,74,共3页

介绍了一种利用超声波在顺程和逆程传播的时间差原理来测量气体流速的流量仪表。该仪表采用分体式设计，分为测量和显示两大模块。超声波换能器利用压电陶瓷的压电特性设计而成。测量模块计算的流速通过D／A转换成标准4—20mA的电流输... 介绍了一种利用超声波在顺程和逆程传播的时间差原理来测量气体流速的流量仪表。该仪表采用分体式设计，分为测量和显示两大模块。超声波换能器利用压电陶瓷的压电特性设计而成。测量模块计算的流速通过D／A转换成标准4—20mA的电流输出。仪器的显示模块负责流速、温度、压力的采样和结果的计算、显示，各种参数通过键盘功能修改。该仪表通过RS-485串行通信接口与计算机连接进行数据传输，计算机可以实时地读取测量数据。 展开更多

关键词 超声波 气体流量计 单片机 流速

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DN100mm小口径超声波气体流量计的研制与标定 被引量：4

16

作者 卢杰 梁军汀 朱士明 《声学技术》 CSCD 2003年第4期230-232,共3页

文章简要介绍了速差法DN100mm小口径超声波气体流量计的原理、性能,利用涡轮流量计进行标定的原理、过程及测量结果。表明DN100mm超声波气体流量计在0.35m/s～14m/s的流速范围内的均方误差可达到±1.1%。

关键词 超声波 气体流量计 速差法 涡轮流量计 均方误差 超声测量 西气东输 流量标定

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多通道超声波气体流量计的数学模型 被引量：3

17

作者 鲍丽莎 梁军汀 卢杰 《声学技术》 CSCD 2010年第4期392-395,共4页

在超声波气体流量计的实际测量中,多种不同因素引起流量测量的误差,其中流场分布是引起误差一个很重要的原因。采用多通道流量计可以较好地克服这一影响。但由于流体具有粘滞性,管道截面上不同半径处的流体速度各不相同,所以声通道测量... 在超声波气体流量计的实际测量中,多种不同因素引起流量测量的误差,其中流场分布是引起误差一个很重要的原因。采用多通道流量计可以较好地克服这一影响。但由于流体具有粘滞性,管道截面上不同半径处的流体速度各不相同,所以声通道测量的流体平均流速与实际管道中流体的面平均流速仍存在差异。对多通道超声波气体流量计的数学模型进行了研究,通过理论计算多通道超声流量计各通道的动力校正因子及权系数,由测得的若干超声传播路径上的线平均流速计算得到面平均流速,从而提高流量的测量精度。并将此应用于研制的四通道流量计中,进行了实验验证。 展开更多

关键词 超声波 多通道 气体流量计

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时差法在超声波气体流量计中的应用研究 被引量：7

18

作者 王民意 钟新跃 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第7期26-28,共3页

为了提高小管径煤矿瓦斯抽采管道的气体流量测量精度,基于时差法测量原理设计了超声波气体流量计,采用一对40 kHz的收发一体式超声波换能器作为发射和接收元件。以74HC00与非门设计的推挽式超声波驱动电路实现了低压驱动超声波换能器,... 为了提高小管径煤矿瓦斯抽采管道的气体流量测量精度,基于时差法测量原理设计了超声波气体流量计,采用一对40 kHz的收发一体式超声波换能器作为发射和接收元件。以74HC00与非门设计的推挽式超声波驱动电路实现了低压驱动超声波换能器,并用集成红外遥控接收芯片CX20106A和单稳态触发器4013构成了信号调理电路,实现了对固定波形的稳定检测。利用高精度的时间数字转换芯片TDC-GP21作为计时芯片,实现了极低风速的测量。实验测试表明:设计的硬件电路具有良好的性能,测量风速分辨力可以达到0.1 m/s,提高了气体流量的测量精度。 展开更多

关键词 时差法测量 超声波气体流量计 硬件电路

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超声波气体流量计中传感器参数选择 被引量：2

19

作者 杨玉芝 刘艳萍 崔朋朋 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第B11期416-417,430,共3页

超声波流量计设计关键内容之一就是处理每一路超声信号,确定信号质量对于精确测量传播时间是否接受,并从中提取流动信息。如果超声信号本身就存在问题,则传播时间测量和流量测量都不会正确,文中就产生超声信号的超声波传感器主要参数的... 超声波流量计设计关键内容之一就是处理每一路超声信号,确定信号质量对于精确测量传播时间是否接受,并从中提取流动信息。如果超声信号本身就存在问题,则传播时间测量和流量测量都不会正确,文中就产生超声信号的超声波传感器主要参数的选择列举了选择条件。 展开更多

关键词 超声波气体流量计 超声波 传感器

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多通道超声波气体流量计的研制 被引量：2

20

作者 吴志敏 苏满红 钟江生 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2014年第6期30-32,36,共4页

文中针对大管径管道气体流量测量的高精度要求,采用可编程片上系统作为核心电路架构设计了一种多通道超声波气体流量计,将嵌入式处理器、数字逻辑控制、数字信号处理及人机交互控制等功能模块集中嵌入到单一的可编程逻辑器件(FPGA)芯片... 文中针对大管径管道气体流量测量的高精度要求,采用可编程片上系统作为核心电路架构设计了一种多通道超声波气体流量计,将嵌入式处理器、数字逻辑控制、数字信号处理及人机交互控制等功能模块集中嵌入到单一的可编程逻辑器件(FPGA)芯片中,利用相关时差法提高超声波通道实时流速测量分辨率,并通过多通道流量模型修正和温度、压力补偿获得较高的流量测量精度和稳定性。所设计仪表功耗低、可移植性好,可用触摸屏设置参数及显示测量状态和结果,并具有故障报警提示和网络远程监控功能。 展开更多

关键词 超声波气体流量计 时差测量 可编程片上系统 相关法

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