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超声流量计在各行各业中应用极其广泛,特别是在当今社会,水、油、气等资源严重匮乏以及环境破坏日益加重的背景下,超声流量计能不断向高精度、高稳定性发展,有利于国家"两型社会"的建设,实现建设美丽中国的宏伟目标。本课题以提高超声流量计的计量精度为出发点,在超声流量计的理论研究、流体状态分析与适应性、设计过程中的一些相关算法以及补偿计量误差等方面开展了大量的研究工作。其主要内容与创新如下:
1.研究了超声流量计的分类及其计量原理,通过对比分析获得了时差式超声流量计的优良特性,在分析单通道流量计原理基础上,建立了多通道计量模型,并对影响超声流量计计量精度的相关因素进行了综合分析。
2.流场分布对超声流量计计量精度的影响。在理想流场下,对层流、紊流、过渡流进行了分析研究,并获知了其速度分布情况。层流下,流场分布较为有规则,紊流下,流场的速度分布和流体流动中的雷诺数有关,而过渡流的分布较为复杂,是介于层流与紊流之间的一种复杂流态。研究了固定雷诺数的情况下,单弯管与双弯管中流体的流动性能。
此外,还从流体的适应性角度分别研究了管道的粗糙度、超声换能器以及测量的通道数对计量精度的影响分析,掌握了其影响规律,并采取有效的措施来抑制干扰,提高流体的适应能力,对提升精度贡献较大。
3.超声流量计提升计量精度相关技术。主要从超声流量计的设计角度出发,探讨了超声信号的零点漂移问题,并采用有效的方法对漂移问题进行了抑制。此外在超声信号进行有效判别后,分别从硬件与软件角度对采样的超声信号进行预处理与相关滤波方法的研究,能较好地针对超声信号的时差特点进行滤波。研究了在流体波动环境中,相关的提高精度方法,提出了流体流速快速跟踪的方案。
4.超声流量计补偿计量误差相关方法。主要针对超声流量计在实际测量时存在的非线性误差,从不同的角度分别探讨了超声流量计计量误差补偿的相关方法,此部分中主要采用牛顿插值补偿法与最小三乘曲线拟合方法,从这三种方法的试验结果来看,在改善超声流量计的非线性性能、提高计量精度方面有明显较好的效果。
1.研究了超声流量计的分类及其计量原理,通过对比分析获得了时差式超声流量计的优良特性,在分析单通道流量计原理基础上,建立了多通道计量模型,并对影响超声流量计计量精度的相关因素进行了综合分析。
2.流场分布对超声流量计计量精度的影响。在理想流场下,对层流、紊流、过渡流进行了分析研究,并获知了其速度分布情况。层流下,流场分布较为有规则,紊流下,流场的速度分布和流体流动中的雷诺数有关,而过渡流的分布较为复杂,是介于层流与紊流之间的一种复杂流态。研究了固定雷诺数的情况下,单弯管与双弯管中流体的流动性能。
此外,还从流体的适应性角度分别研究了管道的粗糙度、超声换能器以及测量的通道数对计量精度的影响分析,掌握了其影响规律,并采取有效的措施来抑制干扰,提高流体的适应能力,对提升精度贡献较大。
3.超声流量计提升计量精度相关技术。主要从超声流量计的设计角度出发,探讨了超声信号的零点漂移问题,并采用有效的方法对漂移问题进行了抑制。此外在超声信号进行有效判别后,分别从硬件与软件角度对采样的超声信号进行预处理与相关滤波方法的研究,能较好地针对超声信号的时差特点进行滤波。研究了在流体波动环境中,相关的提高精度方法,提出了流体流速快速跟踪的方案。
4.超声流量计补偿计量误差相关方法。主要针对超声流量计在实际测量时存在的非线性误差,从不同的角度分别探讨了超声流量计计量误差补偿的相关方法,此部分中主要采用牛顿插值补偿法与最小三乘曲线拟合方法,从这三种方法的试验结果来看,在改善超声流量计的非线性性能、提高计量精度方面有明显较好的效果。