互相关法在管道雨水流速测量中的应用研究

针对雨水管道中流体成分的多样性和流动型态的复杂性,借鉴粒子图像测速中的流场测量思想,提出了一种基于互相关分析的管道雨水流速测量方法;传统的互相关方法计算量很大,文章对互相关分析的快速算法进行了研究,并将FFTW快速傅里叶变换算法库应用于测量软件的实现中;使用堰槽建立了管道雨水流速标定装置,在不同的流速下对该方法进行了实验验证;实验证明,利用速度场提取平均速度的方法很好地平滑了管道中流体流动的复杂多变性,相对测量误差在6％以内,能够比较准确地测量出雨水的平均流速,可有效应用于实际测量.     

基于FPGA的固体测速系统的设计与应用

针对目前工业生产过程中的固体流速测量问题,提出了一种基于 FPGA的固体流速测量系统。该系统以相关测速算法为理论基础,通过发射载波信号到测试管道,并采集管道内两个不同位置的流速信号,对这两路信号进互相关运算,寻找峰值点,从而间接求得固体流速。该系统包括一套基于 FPGA的硬件系统和一套基于 C++的上位机软件系统。经过测试验证,本系统实现了固体流速的精确测量,性能稳定,达到了设计目标要求。     

气固两相流电容相关流量测量仿真研究

以气/固两相流互相关测量系统为研究对象,采用计算机仿真的方法,对由电容传感器构成的基于离散相浓度的电容互相关流速测量机理进行研究。利用ANASYS软件分析电容传感器与离散相浓度的关系;采用Monte-Carlo方法,建立气/固两相流动模型;研究"凝固流动图型"、"非凝固流动图型",离散相浓度、粒度及速度分布对互相关测量系统的影响。     

燃煤发电厂高温高尘烟气流速静电测量技术研究

高温烟气流速(流量)是实现燃煤电厂选择性催化还原脱硝(SCR)过程优化控制的关键参数之一,提高烟气流量测量的准确性对于提高SCR系统脱硝系统效率和控制NOX排放浓度具有重要意义。针对燃煤电厂烟气管道管径大、截面速度分布不均匀、含尘量高等特点,利用烟道内飞灰颗粒起电,开展了基于静电原理的SCR区高温高尘烟气流速测量方法研究。开发了接触式棒状静电互相关高温烟气流速测量系统,在实验室输送带装置上进行了性能实验评价研究,并对某330 MW燃煤机组锅炉脱硝系统入口烟气流量进行了现场测试。试验结果表明在3.1 m/s^43.6 m/s速度范围内,速度相对误差优于4.8%,重复性误差小于4.1%,验证了静电法烟气流量测量方法的可行性和准确性,并适用于高温高尘烟气恶劣现场环境,为开发新型可靠的高温烟气流速在线测量系统提供了技术基础。     

基于Kriging插值的PIV算法在污水流速测量中的应用研究

针对污水管道中流体成分的多样性和流动型态的复杂性,借鉴粒子图像测速中的流场测量思想,提出了基于PIV(粒子图像测速)算法的管道污水流速测量方法.将该算法应用于污水流速测量时,发现由于伪矢量和缺失矢量的存在,导致测量结果精确度降低的问题,进而提出应用Kriging插值的方法对PIV算法进行改进,最终实现管道污水流速的有效测量.最后,在实验室搭建了实验模拟平台,对提出方法进行了仿真测试,测试结果表明,与传统的PIV测速方法相比,该方法能有效提高测量精度,保证测量结果的准确性.     

原油管道内检测器速度控制试验装置的研制

针对原油管道内检测器速度控制技术开发的需要,结合输油管道工艺,研制了一款基于水洞技术的内检测器速度控制试验装置。该试验装置以水模拟原油,采用动力驱动式循环结构,并配备了基于PLC的数据采集系统。介绍了装置的组成及其设计方案,同时对其关键部位进行了讨论。前期试验表明,该试验装置的各项技术指标和性能均满足设计要求,可有效用于原油管道内检测器速度控制技术的研究。     

液体管道小泄漏检测和定位

本文对德国著名学者Isermann提出的检测液体管道小泄漏的定位公式加以修正。修正后的方法考虑了液体管道发生泄漏后对泵后压力的影响。因此,它适用于各种特性的泵所组成的液体管道系统的泄漏检测和定位,扩大了 Ise-rmann 提出的液体管道小泄漏定位的应用范围,提高了估计泄漏位置的精度。文中应用互相关技术对量测到的信号进行处理,提高了泄漏检测灵敏度,同时采用递推算法进行在线检测和定位。对一条长91.6米,内径8毫米的液体(煤油)管道的泄漏实验表明,修正后的方法估计泄漏位置平均误差从原来的10%左右下降到3%。本方法能检测出1%的泄漏量。     

超声多普勒流量信号的多声道互相关检测方法

针对低流速下的液体超声多普勒流量信号微弱杂乱、难以测量的问题,提出一种使用多个接收通道采集数据、进行多重互相关运算的处理方法,可以在不改变有用信号特征的前提下滤除噪声干扰,提取有用信号.首先利用FFT谱分析方法测得当前信号的频率范围,然后以合适的时间间隔在多个通道上同时进行数据采集,最后采用多重互相关的方法对数据处理提升信号的信噪比,达到弱信号提取的目的.经仿真和实验验证:在多通道上采集超声多普勒流量信号,使用多重互相关函数的数据处理方法能有效地提高弱强度信号在强背景噪声中的信噪比,对提升和改进超声波多普勒流量计的性能有良好效果,有效扩展测量下限.     

原油含水率测量方法的研究

论文介绍了微波技术在原油含水率测量中的应用,对其湿度测量原理进行了分析.设计出一种基于微波透射法的原油含水率的测量系统.并以PLC为处理器对原油的含水率进行了测量.同已知的含水率进行了比较.通过对实验数据的处理,拟合出了原油含水率的拟合直线.实验结果表明,该系统对于含水率在0％～50％的原油进行测量,测量误差在±1％以内.     

基于互相关的超声非介入测压方法

非介入测压对液压系统的故障诊断与检测具有关键作用,为了提高超声非介入式测压的测量精度,提出了一种基于互相关理论的超声延时计算方法,实验结果与客观实际较为相符,验证了基于互相关理论的超声非介入压力测量技术的可行性,为小管径液压系统的在线压力测量提供了一种新的方法.     

基于相关法的高精度超声波流量计的设计

基于相关法的超声波流量检测方法,能有效利用超声波脉冲的整体信息进行时差测量,具有精度高,抗干扰能力强等优点.同时相关法对测量过程中计算量需求大,对超声波脉冲的可配置性要求高,所需的硬件平台设计具有一定难度.作者设计并实现了一款基于相关法的超声波流量检测系统,利用高精度浮点DSP为数字核心,配合相应的模拟电路,实现高速计算、可配置、高频采样率的超声波流量检测过程,对小口径小流量的管道液体检测达到了纳秒级的精度.     

基于LC压力传感器的无线血压测量系统

针对腹主动脉瘤腔内修复手术后内漏检测困难的问题,设计了一种基于感容(LC)压力传感器的无线血压测量系统.采用现场可编程门阵列(FPGA)芯片作为主控制单元,利用读取线圈与传感器之间的耦合作用实现传感器信号的无线测量.基于直接频率合成技术的正弦扫频信号发生器产生驱动信号,基于互相关算法的离散傅立叶变换计算信号频谱,两者的结合有效提高了系统的测量精度和速度.实验结果表明:系统的测量压力分辨率和测量速度分别为285 Pa和24.1 Hz,为血压的无线测量提供了一种有效方法.     

基于BPPID的疏浚管道稳定流速控制

针对疏浚船管道输送过程中泥浆管道流速难以控制,容易造成较大的功耗、磨损甚至会堵管、爆管等风险,本文以疏浚泥泵管道输送实验台为研究对象,提出一种基于BP神经网络的PID控制器,对管道输送流速进行稳定控制。在采用系统辨识方法对实验台进行建模的基础上,将BPPID与传统PID控制器进行仿真对比分析并利用模型实验台分别进行了流速阶跃变化和流速跟踪实验。实验结果表明BPPID控制对突变工况具有自适应自学习能力,为实际挖泥船输泥管道的稳定流速提供借鉴。     

含有颗粒物混合液体密度计设计与实现

目前火电厂普遍应用湿法脱硫系统,针对传统湿法脱硫系统密度计探头易磨损及测量管路频繁堵塞问题,设计基于称重传感器和STM32的在线监测含有颗粒物混合液体密度计.密度计测量方法简单,测量精度高,能够实现对管道中含颗粒物流动液体的密度进行快速、在线测量,具有很高的使用价值.     

便携式管道流体流速自动检测装置的设计

工业过程需要检测不同管路中流体流速的大小。针对传统的电磁流量计存在测量口径固定、安装不便的问题,提出一种基于超声波管道流体流速传感器检测原理的便携式管道流体流速自动检测装置,实现了对管道介质流速的柔性测量。便携式现场主机可以与上位机通过RS-232通信接口相连,实现对多台检测设备流速记录的保存和数据的分析,尤其适用于一些不宜直接接触测量的流体介质的流速测量。     

超声波互相关流量测量技术及应用综述

超声波相关流量测量方法,在解决“困难”流体流量的测量中显示也巨大潜力。目前,互相关渡越时间的测量精度已达到百发之几,超声波传感器应用于流体流速的测量时,系统精度主要受流体的性质和流场分布的影响。本文总结了超声波互相关流量测量仪表涉及到的技术问题,介绍了该方法在不同场合的应用和应注意的问题。     

提高互相关测速精度的数学处理方法研究

互相关技术在比较理想的环境下速度测量精度很高,但在实际实验中,影响因素很多而且复杂,不同实验中各因素的影响程度也不同,实验测量结果本身也带有统计分析的特征。为了提高测量结果的准确性和可信度,必须对产生误差的各种原因进行分析,对误差进行估算。对于复杂的气泡运动现象来说,速度测量结果的实验误差分析尤为重要。文中详细分析了互相关测速的各种误差源,探讨了相应的解决方法,并提出了一种针对互相关测速误差的综合分析及其相应处理手段。     

基于LabVIEW的浓密膏体管道流速数据采集系统

浓密膏体具有黏度大、颗粒细、电导率低、输送流速慢等特点,因此对其管道流速的测量难以应用市场中现有的各种流量计.迫于工程实践和实验研究的需要,自主研发了一种浓密膏体管道流速测量装置.基于计算机虚拟仪器技术和LabVIEW图形化编程软件平台,开发了一套数据采集系统,帮助实现自动化在线测量.该系统硬件由数据采集卡、端口接线板和计算机组成,软件由数据采集、回放和计算3个模块组成.对煤泥多流速的多次测量结果证明其达到了设计要求,测量范围在0.1～0.9 m/s的线性度和重复性都小于1.5％,静态特性良好.     

基于NIOSⅡ的实时互相关器的设计

互相关器是构成两相流相关流量测量系统的核心装置。文章介绍了互相关流量测量系统的工作原理和互相关算法以及一种基于NIOSⅡ嵌入式软核处理器的互相关器的设计,详细阐述了互相关器的总体结构、硬件和软件的设计。Matlab仿真实验验证了该相关器可实现随机噪声信号的互相关运算。与传统的互相关器相比,该相关器具有实时性好、硬件构成简单、可靠性高的特点,能够满足互相关流量在线测量的要求。     

基于LSTM的疏浚管道流速预测模型

疏浚管道输送系统是绞吸挖泥船的重要组成部分,在施工过程中对流速的控制至关重要。该文以现有疏浚管道输送实验台为对象,提出了一种疏浚管道输送系统的流速预测模型。首先针对反向传播神经网络(BP)无法处理序列间的关联信息以及传统循环神经网络(RNN)无法记忆久远关键信息的缺陷,提出了基于长短期记忆循环神经网络(LSTM)的流速预测模型;然后使用LSTM模型对疏浚管道输送实验台和绞吸挖泥船的数据集进行网络训练,并对管道流速进行预测。通过将流速的预测值与真实值进行对比,验证了该文提出的LSTM模型具有很强的适用性和很高的准确性。