超声波流量计的基本原理及类型——应用和分类

超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速,从而换算成流量。根据检测的方式,可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种非接触式仪表,适用于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。     

超声波流量测量影响因素的研究

详细分析了温度对超声波传输速度的影响以及温度、管径、流体流速等因素对流体流动状态的影响。在此基础上,采用FluidFlow软件进行了必要的仿真,并在流量计检定装置上进行了相应的试验。仿真和试验结果验证了温度、管径、流体流速等因素的影响,在对上述影响因素进行相应的系数修正后,保证了超声波流量计的计量精确度。     

提高超声波气体流量计精度的整流装置研究

当均速管流量传感器安装在弯头下游时,由于流体流动为非充分发展湍流,增加了放大器流量检测的误差。为提高仪表检测精度,提出了在超声波气体流量计前端一定距离安装整流装置改善气态分布均匀性,减少超声波测量误差的方法。采用理论计算分析和实际试验相结合的方法,基于传统整流装置,设计了改进型整流装置结构。经实验验证,安装改进的装置后,超声波流量计的线性误差减少到0.2%内。     

基于超声波流量计的流速模拟器设计

为了解决超声波流量计必须在管道以及流体都存在的情况下才可以进行信号链路功能测试的不便性，设计了一种专门针对超声波流量计的流速模拟系统。流速模拟系统以FPGA为核心，实现了对待测超声波流量计发射起始时间点的检测以及模拟回波信号的产生。通过分别测量顺流和逆流两种情况下的渡越时间差，计算被测流体的流速和流量，并进行数据分析，方便快捷地实现了对超声波流量计收发信号链路的功能验证。     

超声波流量计反射声道对比仿真研究

研究超声波束在管道内的反射对超声波流量计精度的影响。由于流体在管道内流速分布状况存在差异,使超声波流量计修正系数受流体的流动状态影响造成测量误差。为改善由于传统声道分布在通过管道中心轴线的位置而不能全面地反映整个横截面内流场分布的现状,提出将声道布置在弦上且反射声道均处于同一平面,利用计算流体动力学等进行数据采集及处理,对比得出反射声道的流速分布修正系数的稳定性高于单一分布声道,降低流动状态对测量精度的影响,达到了优化测量的目的。     

差压式流量测量技术问答(三)

15 均速管流量计的取压孔位皿是如何确定的? 从流体在管道的流动状态来看,可分为充分发展状态下速度分布和非充分发展状态下速度分布的两种状态.对于充分发展状态下速度分布,可以在速度分布中找到一点平均速度,也就很容易测出流体的流量.均速管只适应非充分发展状态下速度分布的流量测量.由于非充分发展状态下速度分布影响因素较多,如管壁的粗糙度、雷诺数、流体粘度等,均速管测量总压的四个取压孔位置能否正确反映流体流速分布规律,所以取压孔位置的确定出现很多方法.     

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。     

加权数据融合方法在多声道超声波流量计测量中的应用

针对多声道超声波流量计在流体流速测量时由于单个或多个换能器不能正常工作而导致测量存在误差的问题。提出在多传感器数据融合理论的基础上对其进行改进,使其适用于多声道超声波流量计的数据融合计算,同时改进后的最优加权数据融合方法能够在每次测量后自适应的计算最优权重系数。通过实验表明当流量计各声道均能正常工作时,该方法与Gauss-Jacobi积分法计算得到的流速值基本一致,当流量计单个声道不能正常工作时,应用该方法可以得到比Gauss-Jacobi积分法更加稳定的流速值,能够减小测量误差对计算结果的影响。     

神经网络在小管径超声波流量测试中的应用

介绍了一种基于神经网络的改进型超声波流量测量系统的研制,该系统针对时差法超声波流量计在小管径应用上时差难以测量的不足,采用动量BP算法,实现了对各种非线性影响因素的补偿,通过参数修正有效地提高了系统的测量精度。与传统时差法超声波流量计相比,该系统稳定性好,精度高,具有良好的应用价值和推广价值。     

煤气计量仪表的分析

针对大管径、低流速、低压力煤气计量，在分析涡轮流量计、阿牛巴流量计、超声波流量计的测量原理、优缺点及运行情况基础上，说明了超声波流量计在煤气计量方面优势。结合工作实践，对超声波流量计在使用和调校过程中出现的问题提供了解决方法，超声波流量计在煤气计量方面得到成功应用。     

基于IPSO的模糊神经网络优化及交通流量预测

在基于模糊神经网络的交通流量预测中,神经网络的各节点参数优化是最关键的。采用粒子群算法优化模糊神经网络的参数。针对粒子群算法易于陷入局部最优的缺点,提出一种改进的粒子群优化算法,并将改进的算法用于路口交通流量预测。仿真结果表明,该算法的收敛速度和预测精度优于传统粒子群算法、BP算法,提高了交通流量预测的精度和速度。     

气体超声波流量计整流装置设计与仿真分析

针对超声波流量计易受管道内流态畸变影响的特点,设计了一款由叶片式起旋器、直管混合腔与蜂窝整直器构成的复合整流装置,加装在超声波流量计上游。运用大涡模拟方法对无/有双弯头+半开平板扰流条件下超声波流量计内部的流场进行仿真,分析了测量声道上的速度分布以及整流装置安装间距对其产生的影响,评估了整流装置的性能。结果表明,无整流装置时测量声道上的速度分布出现严重偏斜和畸变,其测量速度与真实流速偏差高达20%;有整流装置时声道上测量速度的偏差降至2.0%以内,整流效果显著。此外,整流装置距上游扰流件不小于5倍管径即可满足其安装要求,大大缩短了超声波流量计对上游直管段的长度要求。设计的复合整流装置拓宽了超声波流量计的实际应用范围。今后将进一步对起旋器结构进行优化以提升其整流效果。     

基于LM算法的成品油流量温度补偿研究

针对油品体积易受环境温度影响,导致LTC体积流量计测量准确度下降问题,给出了一种基于BP神经网络的油品体积温度误差补偿方法,采用Levenberg-Marquardt(LM)算法进行训练,利用神经网络良好的非线性映射能力,根据实际工作参数训练网络,得到体积修正补偿系数,算法通过可编程序控制器PLC实现,从而达到油品流量误差的智能补偿。应用温度误差补偿方法,保证了测量的正确性,并提高油库生产的计量精度和生产效率。     

超声波流量计在飞机燃油流量测试中的应用研究

燃油系统输油流量测试是飞机燃油系统地面模拟试验的一项重要内容;由于试验油箱内部的各管路与真实飞机油箱管路的布置是一致的,不适合在油箱内的狭小空间安装涡轮流量计,并且会破坏管路流阻特性;由于使用传统油箱油量标定的方法进行输油流量测量耗时耗力,所以需要采用一种新的技术或测量方法来完成油箱输油流量的测量;超声波流量计体积小,不会破坏输油管路流阻特性,防爆等级也符合试验要求;对超声波流量计在浸油状态下测试进行可行性分析,将超声波流量计在飞机燃油系统试验中实现创新性应用;通过试验证明了超声波流量计在飞机燃油流量测试中发挥了重要作用,并且首次将超声波流量计应用到飞机试验油箱内部输油管路的流量测试中,这对飞机其他系统的流量测试和飞机机上排故试验起到了重要作用。     

时差法超声波流量计在大型渠道的应用分析

南水北调中线调水主干渠陶岔出水口流量监测数据是丹江口水库水资源跨流域调度水量监测的重要依据。为提高陶岔出水口流量监测精度,陶岔主干渠安装Quantum时差法超声波流量实时监测系统。以该流量实时监测系统为例,介绍时差法超声波流量计在大型渠道中应用的工作原理、安装方式、流量计算方法等。从时差法超声波流量计与转子式流速仪法、走航式ADCP法同步流量测验的比测结果看,该流量实时监测系统测得流量精度满足GB 50179—2015《河流流量测验规范》中的相关要求。作为新型流量测验装备,具备自动化和信息化优势,可较为明显地提高水文监测能力建设。     

超声波热量表流量计量中温度补偿算法研究

针对超声波热量表采用时差法测量流量时,因受温度影响而存在的非线性问题,提出了分别基于曲面拟合和BP神经网络的温度补偿算法。两种算法通过建立温度与流量之间的非线性映射关系,达到补偿流量测量的目的。建模与仿真可知, BP神经网络补偿算法表现出更好的数据融合及预测能力。验证实验表明,相对于现有查表修正算法和曲面拟合补偿算法,BP神经网络补偿算法补偿效果更佳,补偿后流量测量误差在±2.2%以内,绝对误差方差最大值为0.68,补偿效果显著,具有较高的工程应用价值。     

基于改进BP网络模型的公路流量预测

针对公路客货运量预测的问题,对现有的常用预测方法进行研究,提出改进BP神经网络预测模型。该模型首先采用动态陡度因子改变激励函数的陡峭程度,改善激励函数的响应特征,得到更好的非线性表达能力;其次利用附加动量因子,通过将以前的经验进行积累,降低了神经网络对误差曲面的局部细节敏感性,较好地遏制网络陷于局部最小;再次采取变学习率学习算法,先给一个较大初值,随着学习过程的进行,学习率不断减小,网络趋于稳定。改进BP算法既可以找到更优解,又可以缩短训练时间。结合某地区的公路运量相关数据,对改进BP神经网络预测模型进行了验证。实验结果表明,该模型的相对误差和迭代次数都取得了较大的改善,对公路客货运量预测很有效。     

Application of Weighted Data Fusion Method in Multi-Path Ultrasonic Flowmeter Measurement北大核心CSCD

In view ofthe problem that the measurement error caused by a transducer can not work normally in the measurement of the flow velocity of the multi-path ultrasonic flowmeter. On the basis of multi-sensor data fusion theory and its improvement, a data fusion calculation method suitable for multi-path ultrasonic flowmeter is proposed, meanwhile the improved optimal weighted data fusion method can adaptively calculate the optimal weight coefficient after each measurement. The experimental results show that the flow velocity calculated by this method and the Gauss-Jacobi integral method are basically consistent when the channels of the flowmeter can work normally, When single channel of the flowmeter can not work normally, this method can be used to obtain more stable flow velocity than the Gauss-Jacobi integral method, it can reduce the influence of measurement error to the calculation result. © 2017, The Editorial Office of Chinese Journal of Sensors and Actuators. All right reserved.     

基于BP神经网络固相流量的在线检测

气固两相流中固相流量的在线测量对气固两相流工业过程的检测和控制具有重要的意义。现以电厂煤粉气力输送的气固两相流中煤粉质量的在线测量为背景,提出基于神经网络的固相质量流量的测量方案,并对使用的BP算法进行几点改进。最后实验结果表明,这种基于神经网络的固相质量流量测量方案是行之有效的,并且具有简单易行和普遍适用的特点。