一种在线评估超声波气体流量计性能的新方法

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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FPGA的超声波气体流量计中AGC的实现 被引量：5

2

作者 刘艳萍 杨玉芝 崔朋朋 《电子设计工程》 2009年第12期74-75,79,共3页

为能充分利用数字技术可靠性高、灵活性强等优点,将自动增益控制AGC引入数字域,并针对超声波气体流量计中接收信号的特点,给出一种基于EP1K30TC144-3的全数字AGC设计方案。测试结果表明该系统设计可以实现40 dB动态范围的控制,且具有控... 为能充分利用数字技术可靠性高、灵活性强等优点,将自动增益控制AGC引入数字域,并针对超声波气体流量计中接收信号的特点,给出一种基于EP1K30TC144-3的全数字AGC设计方案。测试结果表明该系统设计可以实现40 dB动态范围的控制,且具有控制精度高、调节速度快、受环境影响小,稳定性和可靠性高等优点。 展开更多

关键词 超声波气体流量计 自动增益控制(AGC) FPGA EP1K30TC144—3

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CO_2的浓度含量对超声波气体流量计的精度影响 被引量：1

3

作者 黄雪杰 李晓东 朱士明 《声学技术》 CSCD 2003年第4期246-248,共3页

文章设计了实验用以测试CO2的浓度含量对超声波气体流量计测量精度的影响,实验结果表明,由于在流量计中采用了"过零电平检测"、"随机多次测量声时后平均"等技术措施,即使在CO2的浓度较高的情况下,流量计依然可以保... 文章设计了实验用以测试CO2的浓度含量对超声波气体流量计测量精度的影响,实验结果表明,由于在流量计中采用了"过零电平检测"、"随机多次测量声时后平均"等技术措施,即使在CO2的浓度较高的情况下,流量计依然可以保持在较高的测量精度。 展开更多

关键词 超声波气体流量计 二氧化碳浓度 测量精度 过零电平检测 色谱仪 随机多次测量声时后平均

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管道超声波气体流量计的设计与实现 被引量：2

4

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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流场因素对超声波气体流量计测量精度影响 被引量：4

5

作者 杨宗良 宿彬 +1 位作者 张勍 张凯 《现代电子技术》 2023年第15期89-94,共6页

采用超声波时差法进行气体流量测量时,流场快速变化或者管段结构造成的局部二次流、涡流及速度分布不对称等情况,是影响超声波气体流量计测量精度的关键因素。针对此问题,以DN50超声波气体流量计为研究对象,利用CFD对超声波流量计不同... 采用超声波时差法进行气体流量测量时,流场快速变化或者管段结构造成的局部二次流、涡流及速度分布不对称等情况,是影响超声波气体流量计测量精度的关键因素。针对此问题,以DN50超声波气体流量计为研究对象,利用CFD对超声波流量计不同风速下进行数值模拟,并在低速回流风洞测试段进行风速测试实验。将计算流体力学与信号处理相结合,分析换能器安装结构引起的流速特性变化,以及流场扰动对超声波回波信号的影响。研究表明,在0~3 m/s流速范围内,随风速增大,超声波测速受流场变化与声束扰动影响也增大,同时超声波回波信号质量越差,流量计风洞测速实验验证了数值模拟的合理性。 展开更多

关键词 超声波气体流量计 流速测量 信号分析 数值模拟 测量精度 换能器

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水对超声波气体流量计的影响分析 被引量：4

6

作者 宫川宝 《油气田地面工程》 北大核心 2010年第4期63-64,共2页

超声波气体流量计在天然气输送中得到广泛应用,但是由于受液态水的影响,超声波气体流量计会出现无法计量或计量偏差。从液态水对气体超声波流量计影响理论研究入手,根据我国天然气长输管道安装运行实际情况,从管道设计、管道安装到管道... 超声波气体流量计在天然气输送中得到广泛应用,但是由于受液态水的影响,超声波气体流量计会出现无法计量或计量偏差。从液态水对气体超声波流量计影响理论研究入手,根据我国天然气长输管道安装运行实际情况,从管道设计、管道安装到管道运行管理等多方面提出减少液态水对超声波气体流量计影响的措施,为保证超声波气体流量计准确计量提供了参考。 展开更多

关键词 液态水 超声波气体流量计 影响

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超声波气体流量计回波调理电路设计及其仿真 被引量：3

7

作者 刘珍兴 秦华 刘琦 《东华理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2021年第5期488-493,共6页

超声波气体流量计作为一种非接触式气体流量计量仪表,被广泛应用于工业气体计量领域。超声波在气体中传输时,由于能量相对较低,信号衰减严重,并且包含大量噪声信号,因此根据超声波换能器参数结构,设计合理的信号调理电路,对气体流量测... 超声波气体流量计作为一种非接触式气体流量计量仪表,被广泛应用于工业气体计量领域。超声波在气体中传输时,由于能量相对较低,信号衰减严重,并且包含大量噪声信号,因此根据超声波换能器参数结构,设计合理的信号调理电路,对气体流量测量的准确性起着至关重要的作用。针对回波信号的特点,提出采用三级放大电路对回波信号进行放大处理,并设计了差分抗混叠滤波器抑制信号混叠现象,提高了信号的信噪比。使用TINA仿真工具进行了电路仿真,所设计回波调理电路能满足实际应用需求。 展开更多

关键词 超声波气体流量计 回波调理电路 Spice电路仿真

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基于CFD的超声波气体流量计过渡区内流场检测优化研究 被引量：10

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作者 邵欣 王涛 +2 位作者 高芦宝 李玉川 韩思奇 《中国测试》 CAS 北大核心 2021年第10期114-122,共9页

随着煤改气政策的推动,我国民用天然气的使用量增长迅速,而如何提高流量计的测量精度对于降低运输成本有着重要的意义。采用计算流体力学(CFD)进行仿真,建立单弯管上游阻流件模型。分析管网中转捩过渡区域流场的流动机理,并对现有的商... 随着煤改气政策的推动,我国民用天然气的使用量增长迅速,而如何提高流量计的测量精度对于降低运输成本有着重要的意义。采用计算流体力学(CFD)进行仿真,建立单弯管上游阻流件模型。分析管网中转捩过渡区域流场的流动机理,并对现有的商用整流器进行优化改进。考察雷诺数、超声波气体流量计安装位置以及孔径深度对于测量精度的影响。结果表明,安装的整流器可以改善管道内流场的速度分布,优化整流器能够缩短流量计的安装位置,整流器的最佳厚度为0.25D。研究结果为工业中提高超声波气体流量计的测量精度提供重要的理论意义和应用价值。 展开更多

关键词 超声波气体流量计 过渡区 整流器 计算流体力学

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矿用超声波气体流量计参考波形自动跟踪方法 被引量：2

9

作者 柏思忠 《工矿自动化》 北大核心 2022年第4期38-43,59,共7页

为了提高矿用超声波气体流量计的准确性,针对互相关检测信号存在“跳波”现象并影响超声波渡越时间测量精度的问题,提出了一种矿用超声波气体流量计参考波形自动跟踪方法。在计算超声波渡越时间的同时,对超声波参考波形和实时接收信号... 为了提高矿用超声波气体流量计的准确性,针对互相关检测信号存在“跳波”现象并影响超声波渡越时间测量精度的问题,提出了一种矿用超声波气体流量计参考波形自动跟踪方法。在计算超声波渡越时间的同时,对超声波参考波形和实时接收信号波形进行互相关运算,并计算互相关检测的可信度,设定可信度有效阈值和参考波形更新阈值,对互相关系数进行可信度评审,判定参考波形是否更新。可信度小于有效阈值时,判定接收信号无效,重新发送超声波信号;可信度大于更新阈值时,判定接收信号波形与参考波形高度吻合,不需要更新参考波形;可信度介于有效阈值与更新阈值之间时,判定接收信号有效,用当前接收信号波形替换原参考波形,实现参考波形自动跟踪。分析了可能造成超声波渡越时间差错1个波形周期的2种超声波接收信号波形变化:包络连续形变和包络瞬间畸变。气体流速、温度、压力的变化会导致接收信号包络发生连续性变化;尖峰脉冲、随机信号和周期干扰等可能导致超声波接收信号包络发生瞬间畸变,包络瞬间畸变可分为主峰严重畸变、主峰微小畸变、非主峰畸变3种情况。试验结果表明,在不同流速、温度、压力、噪声影响下,超声波气体流量计的相对误差不超过±1.0%,满足精度1.0级测量要求,参考波形自动跟踪方法为流量测量的准确性和可靠性提供了保障。 展开更多

关键词 超声波气体流量计 管道流量 时差法 渡越时间 参考波形 自动跟踪 互相关检测 可信度

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超声波气体流量计在天然气管输中的应用 被引量：1

10

作者 ALF Erling Smorgrav 《石油工业技术监督》 2005年第5期78-82,共5页

关键词 超声波气体流量计 天然气 管道运输系统 六声道流量计 编码信号处理技术

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超声波气体流量计数控AGC电路设计

11

作者 王璇 《中州煤炭》 2016年第7期93-97,共5页

针对超声波气体流量计接收信号幅度动态变化范围大的问题,提出了一种数控AGC电路,增益控制范围-14-86 d B,输出信号幅度范围500-1 000 m V,采样速率50 MSPS,数据存储容量2 MB。经过试验验证,200 k Hz的超声波收发信号在距离20-900 mm条... 针对超声波气体流量计接收信号幅度动态变化范围大的问题,提出了一种数控AGC电路,增益控制范围-14-86 d B,输出信号幅度范围500-1 000 m V,采样速率50 MSPS,数据存储容量2 MB。经过试验验证,200 k Hz的超声波收发信号在距离20-900 mm条件下,增益在6-36 d B范围内自动调节实现了信号幅度范围500-1 000 m V输出,具有调控范围大、控制精度高、稳定性好的特点。 展开更多

关键词 超声波气体流量计 数控AGC 可控增益放大器 CPLD

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微机化超声波气体流量计在煤气流量检测中的应用

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作者 赵新华 汪少华 《上海煤气》 2001年第1期13-15,共3页

超声波气体流量计用于大口径管道中低流速煤气的计量,克服了孔板流量计的一些不可逾越的弱点,在吴淞煤气制气有限公司取得成功。自1998年开始己作为贸易结算用的计量器具。文章介绍了其使用的基本原理、主要特点、应用实例及实测结果。

关键词 微机 超声波气体流量计 煤气 流量检测

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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

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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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基于Kalman滤波的气体超声波流量计融合方法 被引量：8

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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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基于动态可变阈值的低功耗单声道气体超声波流量计 被引量：9

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作者 江圳 徐科军 +2 位作者 马杰 张伦 徐浩然 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期360-369,共10页

为克服气体涡轮流量计存在压损和需定期校准的缺点,研制了耐高压低功耗单声道气体超声波流量计。针对换能器因阻抗不匹配造成的回波信号质量差的问题,分析了回波信号的特征,提出了动态可变阈值和过零检测的数字信号处理方法。该方法可... 为克服气体涡轮流量计存在压损和需定期校准的缺点,研制了耐高压低功耗单声道气体超声波流量计。针对换能器因阻抗不匹配造成的回波信号质量差的问题,分析了回波信号的特征,提出了动态可变阈值和过零检测的数字信号处理方法。该方法可精准定位回波信号特征点。研制了以STM32为核心的低功耗气体超声波流量变送器。变送器采用了新的激励方式,既能防止MOSFET电路的两路输出同时导通,又节省激励功耗;采用脉冲累计发送和最优脉冲分频相结合的方式,减小脉冲上传误差。气体流量标定实验结果表明:研制的低功耗单声道气体超声波流量计满足1级精度指标的要求,量程比为121。 展开更多

关键词 计量学 气体超声波流量计 动态可变阈值 耐高压 低功耗 STM32

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基于超声回波能量峰值点拟合的气体超声波流量计信号处理方法 被引量：6

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作者 马杰 徐科军 +2 位作者 江圳 张伦 徐浩然 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期597-602,共6页

针对气体超声波流量计信号处理中难以找到稳定特征点的问题,从回波信号能量的角度出发,研究了回波信号能量的变化规律。回波能量信号轮廓的上升段中间部分比较稳定且中间部分包络线斜率相对较大,近似一条直线。因此,提出一种基于回波能... 针对气体超声波流量计信号处理中难以找到稳定特征点的问题,从回波信号能量的角度出发,研究了回波信号能量的变化规律。回波能量信号轮廓的上升段中间部分比较稳定且中间部分包络线斜率相对较大,近似一条直线。因此,提出一种基于回波能量峰值点拟合的信号处理方法,即连接回波能量信号上升段相邻的峰值点并求得各连线的斜率,选取斜率较大的4条连线作为特征直线,将这4条特征直线对应的右端点作为特征峰值点,并拟合成一条直线,以该直线与x轴的交点作为特征点,从而计算出超声波的传播时间。在基于FPGA和DSP的双核心系统上实时实现该信号处理方法,并在国家认可的检测机构进行标定实验,结果表明:基于回波能量峰值点拟合信号处理方法的双声道气体超声波流量计系统达到1级精度,可测流量范围为30~1200m^(3)/h。 展开更多

关键词 计量学 气体超声波流量计 回波能量信号 线性拟合 特征点 标定

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美国通用研发的气体超声波流量计进入中国

17

作者 王蓓 《中国水利》 2006年第21期72-72,共1页

日前，通用电气传感仪器仪表有限公司研发的GESentinelTM计量级气体超声波流量计正式投放中国市场。该仪器为高精度多通道的超声波流量计，适用于管径4～24英寸的管线中，流量标定精度可以达到0.1％，专门用于天然气贸易计量。即使在极... 日前，通用电气传感仪器仪表有限公司研发的GESentinelTM计量级气体超声波流量计正式投放中国市场。该仪器为高精度多通道的超声波流量计，适用于管径4～24英寸的管线中，流量标定精度可以达到0.1％，专门用于天然气贸易计量。即使在极端恶劣环境下，仍然可以对天然气（如含水天然气）进行测量。 展开更多

关键词 气体超声波流量计 中国市场 通用电气 研发 美国 仪器仪表 贸易计量 天然气

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气体超声波流量计测量不确定度评定分析

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作者 孙甲岐 赵良波 徐像雄 《石油和化工设备》 CAS 2023年第12期67-69,共3页

为进一步提升气体超声波流量计的应用效果,结合西气东输天然气系统中应用的某型号气体超声波流量计的不确定测量因素来源,参考标准文件JJF1059.1-2012的相关内容,采用GUM法,对不确定度评定的流程要点进行探究。实际应用测试结果显示,本... 为进一步提升气体超声波流量计的应用效果,结合西气东输天然气系统中应用的某型号气体超声波流量计的不确定测量因素来源,参考标准文件JJF1059.1-2012的相关内容,采用GUM法,对不确定度评定的流程要点进行探究。实际应用测试结果显示,本次不确定度评定方法获得了相对较为精准的评定结果,表明本次实验取得了初步成功,所建立的天然气流量测量不确定度评定方法具有潜在应用价值。 展开更多

关键词 天然气 气体超声波流量计 流量测量 不确定度

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基于可变阈值和过零检测的四声道气体超声波流量变送器 被引量：16

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作者 穆立彬 徐科军 +3 位作者 刘博 田雷 李剑波 沈子文 《计量学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期266-271,共6页

针对四声道气体超声波流量计,提出基于可变阈值和过零检测的数字信号处理方法,快速、准确定位回波信号,提高系统抗干扰能力。设计了集中采集-集中处理数据的工作模式和双发双收的收发方式,采用FPGA和DSP双核架构,研制了四声道气体超声... 针对四声道气体超声波流量计,提出基于可变阈值和过零检测的数字信号处理方法,快速、准确定位回波信号,提高系统抗干扰能力。设计了集中采集-集中处理数据的工作模式和双发双收的收发方式,采用FPGA和DSP双核架构,研制了四声道气体超声波流量变送器。利用FPGA擅长并行处理和复杂逻辑控制的优势,实现换能器双发双收、高速DAC和ADC的驱动控制以及数据存储,完成信号的集中采集;利用DSP擅长数字信号处理的优势,实时实现数字信号处理方法,完成信号的集中处理。气体流量标定实验结果表明:研制的四声道气体超声波流量计满足0. 5级精度相关技术指标的要求。 展开更多

关键词 计量学 气体超声波流量计 四声道 可变阈值 过零检测

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基于气体的超声流量计精确检测技术研究 被引量：1

20

作者 万勇 《能源与环保》 2023年第12期263-267,274,共6页

针对目前市场上的部分超声波气体流量计,在检测管道内流动气体瞬时流量存在的低流速或小流量测量精度不高、计量不准确等缺陷问题,采用了一种基于卡尔曼滤波对多通道气体超声流量计测量结果进行融合的理论方法,充分合理利用多个声道的... 针对目前市场上的部分超声波气体流量计,在检测管道内流动气体瞬时流量存在的低流速或小流量测量精度不高、计量不准确等缺陷问题,采用了一种基于卡尔曼滤波对多通道气体超声流量计测量结果进行融合的理论方法,充分合理利用多个声道的流量信息,有效判断正常值并剔除非正常数值;利用流体模拟软件Fluent对设计的多声道气体超声波流量计在融合过程中进行了声道权重系数、流场修正系数、声道方案优化、流动特性分析和计算;取得了多通道气体流量计测量数据结果稳定输出及数据精准、根据计算结果的统计规律自动调整测量结果权重等研究成果;提高了气体超声波流量计的测量精准性,得出了利用超声波对超声探头进行激励,依次对比不同条件下的超声接收信号波形和静态测量数据,将融合后的结果乘以流场修正系数为最终输出流量结果的结论;对解决超声波气体流量计精准检测计量关键技术,打破国外少数厂家技术垄断及填补在气体超声波流量计方面的技术装备空白具有重要意义。 展开更多

关键词 关键技术 精确检测 超声波气体流量计 智能仿真软件

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