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涡街流量传感器原理与应用

古往今来,流量测量就是人类文明进步的标志。如埃及人用尼罗河流量来预报年成的好坏,古罗马人修渠引水,用孔板测量流量。由于经济生产落后,直到20世纪50年代,工业中使用的主要有孔板、皮托管、浮子流量计3种。测介质的范围很窄,准确度只满足低水平的生产需要。 二战后,随着国际经济和科学技术的迅速发展,流量计量受到重视,流量仪表随之迅速发展起来。据国内外资料表明,在不同的工业部门中所使用的流量仪表占整个仪表总数的15-30%。为满足不同种类流体特性、不同流动状态下流量计量问题,近40年来,先后研制出并投人使用的流量传感器有速度式、容积式、动量式、电磁式、超声波等几十种。目前国外投人使用的有100多种,国内定型投产的也有近20种。 本文描述的涡街流量传感器适用测量液体、气体、蒸汽、低温介质和各种腐蚀性介质等,广泛用于石油、化工、轻工、冶金和电力企业中。1 原理 涡街流量传感器实现流量测量的理论基础是流体力学中著名的‘卡门涡街”原理。在流动的...  (本文共2页) 阅读全文>>

合肥工业大学
合肥工业大学

强管道振动下涡街流量计的信号建模与处理方法

涡街流量计由于结构简单、使用寿命长、能够测量多种介质等优点,被广泛应用于电力行业等工业过程中的流量测量。但是,基于流体振动原理工作的涡街流量传感器对管道振动非常敏感,而在实际工况下,管道振动是普遍存在的。管道振动干扰可分为周期性正弦振动干扰和瞬态冲击振动干扰。当振动干扰的能量超过涡街流量信号的能量时,常规的数字信号处理方法就无法排除该干扰,这将严重影响到涡街流量计测量的准确性。因此,为了增强涡街流量计在复杂工况下测量的可靠性,研究其抗强振动干扰方法具有非常重要的意义。针对周期振动干扰,基于涡街流量传感器输出信号的实验数据,通过滤波和提取峰值,对信号幅值和频率的波动特性进行分析和对比。通过概率密度分析和周期差分序列分析,提取波动特征规律。根据幅值调制和频率调制的特性,建立了涡街流量信号、周期振动干扰和同频信号的数学模型,并研究了模型参数与信号频率的规律。通过误差分析,验证了这三类信号模型的有效性,进而验证了信号幅值和频率波动特性分...  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

高抗干扰智能型涡街流量计的研究

涡街流量计是基于卡门涡街原理而设计的一种流量计,由于它具有其他流量计不可兼得的优点,自二十世纪七十年代以来得到了迅速的发展,据有关资料显示,现在日本、欧美等发达国家使用涡街流量计的比例大幅上升,已广泛应用于各个领域,将在未来流量仪表中占主导地位。但是现有的涡街流量计还存在着抗干扰性能差,流量计量下限高的不足,本文就这一问题进行研究。第一章阐述了流量计量技术的现状与发展,介绍了涡街流量计的工作原理,优缺点和研究现状,提出了提高抗干扰性的技术路线。第二章介绍了涡街流量计的组成,确定了在本课题中采用三角柱旋涡发生体和采用压电晶体作为应力检测传感器,提出了创新的悬浮差动式流量传感器结构,分析了它抗干扰的工作原理,并取得了良好的实验结果。第三章阐述了现在使用的涡街流量信号处理方法的不足之处,确定了采用谱分析法处理涡街流量信号。分析了涡街流量信号的特点,设计了增益自适应差动电荷放大器并介绍了它的工作原理。第四章选择周期图法实现功率谱分析,采...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

南开大学
南开大学

光线光栅传感器拓展应用研究

光纤光栅传感器(fiber grating sensor)是一种能感测多种物理参量的光无源器件。利用光学材料的光敏特性在光纤的纤芯上设计并建立的一种具有空间周期性折射率分布,感测物理参量的变化,从而改变或控制光在该特定区域的传播方式。通过对光本征参数(波长漂移)的解调分析,实现对被测量的测量及传感。光纤光栅传感器除具有普通光纤的特性之外,它还具有其它优异的可拓展应用的性质。对光纤光栅传感器的深入研究,将使许多复杂的神经传感网络的实现成为可能,为工程化应用奠定理论基础,并使其在许多常规传感器无法正常可靠实现测量传感的场合得到广泛应用。作为光电子研究领域的一种新兴技术,以光纤光栅为基本传感器的检测技术近年来受到广泛的关注,世界各国的研究者都在深入开展此项技术的相关研究。现阶段光纤光栅传感器可以检测的物理量有:温度、应变、压力、位移、压强、扭角、扭矩(扭应力)、加速度、电流、电压、磁场、频率、浓度、热膨胀系数、振动等,其中有相当数量及...  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

基于光纤光栅系统的流量测量研究

流量测量在当今工业生产中有着重要的作用,基于光纤系统的流量测量方法已成为其研究的主要方向。当光在光纤中传输时,光的特性如强度、相位、频率等会受到被测量的调制,利用适当的光检测方法可以把调制量转换成电信号。光纤光栅传感器是一种能测量多种参数的传感器,其中心波长漂移量可用于检测流量,具有结构简单、测量精确、量程宽等诸多优点,正逐渐成为流量测量的主要方式之一。光纤布拉格光栅(FBG)传感器以其优异的抗电磁干扰、抗腐蚀、灵敏度高、小巧等特点,被广泛应用于工程监测。论文将光纤光栅传感理论与流量测量相结合,设计了一种新型的流量测量装置。通过对光纤光栅传感器原理,流量传感器原理分析和研究,设计了一套比较完备的光纤光栅流量传感系统,其设计包括光源选择、光电探测器设计、解调装置、信号分离滤波电路、前置放大电路、信号处理电路。在分析光纤布拉格光栅传感原理及信号解调原理的基础上研究设计了一种圆形靶结合粘贴光纤布拉格光栅(FBG)悬臂梁式流量检测装置;...  (本文共162页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

基于多传感器信息融合的涡街信号处理方法研究

涡街流量计是一种流体振动式流量计,具有无可动部件,适用于多种介质的测量,测量精度高等优点,在轻工、化工、电力、冶金、城市公用事业等领域中都得到了广泛的应用。但是,由于工业现场环境复杂,外界振动干扰对涡街信号的测量影响很大。本文在周期性强噪声振动干扰的工况条件下,对涡街流量计的抗振性能进行研究,主要研究内容包括1)抗周期性强噪声振动干扰的流量测量方案的研究。针对涡街传感器信号抗振动干扰性能差的缺点,提出了发生体内部迎流面和发生体下游取压的差压检测方法。本文从传感器的组合应用出发,综合利用涡街信号和差压信号在测量精度和抗振性能上的优点,提出了抗周期性强噪声振动干扰的流量测量方案。2)涡街信号处理方法的研究。将无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)应用于涡街信号的处理,对差压信号平均值和涡街信号频率值进行数据融合,有效提高了数字带通滤波器的锁定精度。针对本文的抗周期性强噪声振动的涡街信号检测方案,提出...  (本文共81页) 本文目录 | 阅读全文>>