并行激励的电磁流量计电导率测量系统研制

针对现有的电磁流量计电导率测量方法测量精度低、附加激励与磁场激励分时进行,影响流量测量实时性等问题。 提 出一种并行激励的电磁流量计电导率测量方法,激励电路采用单路高频方波电容耦合的方式,该激励方式可与磁场激励并行激 励,使得流量信号与电导率信号均可以实时测量。 采用带通滤波与基于能量衰减的信号处理方法,提高了电导率测量精度和稳 定性。 流速实验结果表明,并行激励下可以实现电导率和流量同时测量,且在流体电导率为 100 μS / cm~ 3 mS / cm 的范围内测 量精度可以达到 3%,水流量标定精度优于 0. 5 级。     

涡街流量计数字信号处理系统的改进与实验

本文针对涡街流量计数字信号处理系统存在的不能测量小流量和易受电磁干扰的问题,对其软硬件方面进行了改进。重新设计和研制了电荷放大器,提高了灵敏度,增强了适配能力。采取了合理的接地和屏蔽措施,提高了系统的抗干扰能力。采用去均值和频谱校正的方法,改善了系统的测量精度。编制键盘监控软件,采用状态变量法设计键值分析程序,实现人机对话功能。进行了液体流量和气体流量的标定实验,结果表明,改进后的数字信号处理系统比常规的流量计信号处理系统的测量精度高、流程比宽和适配能力强。     

基于DSP的科氏流量计变送器设计及算法验证

科氏流量计已在很多领域得到广泛应用,但仍存在着精度较低、价格高昂、技术垄断等问题,而科氏流量计的关键在于变送器。为此,提出了一种变送器设计方案,分别从功能、硬件和软件等方面进行阐述,实现了一种基于改进的自适应格型陷波器和重叠短汉宁窗滑动DTFT的信号处理方法。通过测频和测相实验,与DFT法进行了比较分析;通过流量测量实验,与某款国产变送器进行了比较分析。实验表明,自制流量计精度有所提高,实时性良好,频率估计误差在0.02‰以内,相位差估计误差在0.8‰以内,流量测量误差在1.8‰以内,能在0.96 ms内给出测量结果。     

基于DSP的直管式科氏质量流量变送器研制

针对直管式科里奥利质量流量计固有频率高且相位差小、难以实现高精度测量的问题,对数字式过零检测和计及负频率的DTFT这两套计算频率和相位差的算法进行深入研究,评估其测量的精度和处理的实时性,以说明将其应用于直管式科氏质量流量计的可行性。选择能够满足信号实时处理要求的DSP芯片TMS320C6726为处理核心,研制科氏质量流量变送器。针对直管式科氏质量流量计信号处理的难点和DSP芯片上外围模块资源的局限性,给出变送器硬、软件设计方案,实时实现两套算法。对研制的变送器进行处理时间测试、零点稳定性测试、电信号测试和水流量标定实验。结果表明,所研制的变送器具有较好的处理实时性和精度。     

一种对称多孔孔板差压式流量计设计

因多种工况条件无法满足测量精度要求,传统差压式流量计应用范围受到一定限制。基于多孔整流器和标准孔板的流量测量原理,提出一种对称多孔孔板差压式流量计的设计方法。然后对该流量计进行计算流体动力学(CFD)数值计算与仿真分析,结果表明多孔孔板差压式流量计测量精度较标准孔板流量计提高1倍以上,永久压力损失减小约1/3。最后进行实流试验,试验结果表明,多孔孔板流量计比常规标准孔板节流装置具有明显的优势,其适应性更好。此设计方法可为多孔孔板流量计的结构设计和性能优化提供参考。     

应用小波去噪技术的煤粉浓度电容法测量装置

介绍了一种煤粉浓度测量装置。该装置使用电容传感器测量煤粉浓度,采用Mallat的模极大算法去噪,应用数字信号处理器(DSP)实现算法,实现了非接触式测量。通过实验室测试表明该装置基本能够满足精度和实时性的要求。     

低功耗两线制涡轮流量计设计

涡轮流量计被广泛应用于过程测量和控制仪表。但是,涡轮流量计容易受被测流体粘度的干扰,导致现场测量精度不高、量程比受限。针对涡轮流量传感器的非线性特性,本文研制了基于MSP430的涡轮流量计实时数字信号处理系统,将传感器测量到的数据经过线性插值法处理,然后存储在带电可擦可编程只读存储器中,实现了对涡轮传感器的非线性校正,从而涡轮流量计的测量范围明显地得到扩大。同时该仪表还具有4~20mA电流输出、频率输出以及RS485通信功能,便于和工业仪表兼容。     

面向不同应用的两种科氏质量流量计信号处理方法

为了在实际应用中最大限度地提高科氏质量流量计的测量性能,对实际应用中效果较好的两种信号处理方法进行性能比较研究。首先分析其测量原理,然后结合不同类型的科氏质量流量管、不同的驱动方法和不同的测量需求,对这两种信号处理方法从测量精度、运算量、资源占用、动态响应速度和实际中与不同驱动方法配合等方面进行分析和对比。进行不同应用场合下的实验,实验结果表明,离散时间傅里叶变换(DTFT)算法适合配频率不高(~100 Hz)的大弯管型流量管进行平稳单相流测量;适合响应速度要求较高的批料流测量场合。过零检测算法适合配频率高(200 Hz)的微弯型流量管进行平稳单相流测量;适合气液两相流的测量场合。     

基于快速傅里叶变换的低功耗两线制涡街流量计

以超低功耗单片机MSP430为核心,研制数字涡街流量计。通过硬件的改进,提高了系统抗50Hz工频干扰的能力。采用周期图法处理涡街流量传感器输出信号,同时进行频谱的幅值和频率校正,提高频率计算的精度。采用汇编语言实现实数FFT算法,提高运算速度和减少内存容量,使单片机可以实时实现数字信号处理方法。对功率谱进行平均,同时通过设置队列对流量平稳和流量跳变的情况进行处理,增加了计算结果的稳定性,同时提高了系统响应速度。计算瞬时和累积流量,输出4~20mA直流电流。实验结果表明,系统具有较强的现场抗干扰能力,较高的测量精度和较宽的量程比,同时又实现了低功耗和两线制工作。     

基于卡尔曼滤波的电磁流量计信号处理

针对电磁流量计在强干扰条件下测量精度不高的问题,提出了基于残差的卡尔曼滤波方法提高电磁流量计的精度。 采 用滑动平均滤波器对实验数据进行预处理,降低测量时电磁流量计测量时受到强干扰噪声的影响。 分析电磁流量计在固井过 程中的受干扰情况,提出基于残差的卡尔曼滤波的方法,实现过程噪声协方差 Q 随流量变化快速切换,提高卡尔曼滤波的响应 速度。 实验结果表明,经过上述算法处理后定流量下的不确定度降低了 14. 6% ~ 22. 6%,流量发生变化时的响应时间减少 5 ~ 18 s,同时测量累积排量精度达到 0. 12%,满足固井工程施工要求。 本文所设计的滤波算法有效降低噪声影响,使测量结果更 加稳定可靠。     

基于陷波器和相关法的科氏流量计信号处理方法

科氏流量计信号处理的关键在于频率和相位差的准确估计,频率估计主要存在长时间持续跟踪精度不高的问题,相位差估计主要存在精度不够和实时性较差的问题。首先,通过引入负反馈控制,可有效解决自适应陷波器长时间持续跟踪问题,提高频率估计精度。然后,利用频率估计结果,对自适应陷波器滤波后的增强信号进行整周期数据处理。接着,对整周期数据处理后的信号进行希尔伯特变换。最后,对希尔伯特变换前后的信号进行相关运算,利用正弦公式即可求得相位差,进而求得质量流量。仿真结果表明,本文所提方法具有较高的频率和相位差估计精度,可用于科氏流量计的实时信号处理。     

基于序贯卡尔曼滤波的OCT信号处理方法研究

使用光学电流互感器(Optical Current Transducer,OCT)测量小电流时,测量得到的内部噪声信号往往大于光电信号,测得的读数不能正确反映电流的真实值。有效滤除噪声,提高信噪比是OCT信号处理的关键所在。介绍了基于法拉第磁光效应的光学电流互感器的基本原理和信噪特性,在被测电流为交直流混合信号的情况下,建立合适的滤波状态空间模型,采用序贯卡尔曼滤波的方法在Lab VIEW上进行仿真。结果表明序贯卡尔曼滤波算法能够对测量电流实时进行信噪分离,同时准确分离出交流和直流分量,提高了输出信噪比和测量精度。     

基于互相关分析的低雷诺数涡街流量计设计

针对常规涡街流量计难以测量雷诺数在5 000~20 000内流量的问题,研制测量低雷诺数流量的涡街流量计,以扩展量程比。重新设计涡街流量计一次仪表,以满足互相关分析的要求。充分利用两个压电传感器输出信号的相似性,采用互相关分析方法,实现低雷诺数流量的测量。提出一种基于互相关分析快速计算时延的方法,保证仪表的实时性。采用三次样条插值的方法,大大减小较低的采样频率对延迟时间测量精度的影响。以低功耗单片机MSP430F6459为核心,研制成功低功耗、两线制涡街流量变送器。水流量标定结果表明,该涡街流量计量程下限所对应的雷诺数为6 649,测量精度为1级。     

功率因数数字化精确测量方法探讨

在分析与总结了传统功率因数测量方法的基础上,提出了基于数字信号处理(DSP)技术的功率因数测量方法。充分利用DSP在信号分析与处理方面的优势,先进行同步采样得到电压、电流的采样序列,再进行数字滤波和傅氏滤波,可以精确得到基于工频分量的功率因数。最后仿真并证明了此方法的正确性。     

基于改进UPF滤波算法的稳态及短路电流下光学电流互感器信噪分离研究

我国大力发展特高压电网,对电流互感器的测量精度和速度提出了更高的要求。当输入电流信噪比低时,光学电流互感器(OCT)很难从频域角度进行滤波。因此提出无迹粒子滤波算法(UPF)来提高OCT的信噪分离能力,并针对传统UPF计算量大导致实时性较差的问题,采用基于全局采样的改进UPF滤波提高滤波的实时性。之后对电力系统发生三相短路下该滤波情况进行讨论,以改进UPF滤波中的残差作为阈值进行计算。最后在Matlab进行仿真验证,结果表明基于全局采样的改进UPF方法有效提高了输出信噪比和滤波精度,短路时也能快速、准确滤波,为继电保护装置提供电流。     

动平衡测试系统中不平衡量的测试方法研究

针对动平衡测试系统中不平衡量测试精度较低的问题,提出了一种基于希尔伯特黄变换(HHT)的滤波方法,该方法应用于动平衡测试系统,对获取的转子原始振动信号和转频信号进行分析,可以有效得到不平衡量的质量和相位.方法先对原始振动信号进行经验模态分解(EMD),将振动信号分解为一系列固有模态函数(IMF),再经过希尔伯特(Hilbert)变换计算出各IMF的希尔伯特边际谱,根据转子转频信号滤除掉高低频干扰信号,筛选出针对不平衡量的有效振动信号,根据该信号的幅度和频率即可得到不平衡量的质量和相位.与普通数字滤波方法比较,实验结果表明,该方法用于动平衡测试系统比普通数字滤波方法精度高,效果好.