基于可变阈值和过零检测的四声道气体超声波流量变送器

针对四声道气体超声波流量计,提出基于可变阈值和过零检测的数字信号处理方法,快速、准确定位回波信号,提高系统抗干扰能力。设计了集中采集-集中处理数据的工作模式和双发双收的收发方式,采用FPGA和DSP双核架构,研制了四声道气体超声波流量变送器。利用FPGA擅长并行处理和复杂逻辑控制的优势,实现换能器双发双收、高速DAC和ADC的驱动控制以及数据存储,完成信号的集中采集;利用DSP擅长数字信号处理的优势,实时实现数字信号处理方法,完成信号的集中处理。气体流量标定实验结果表明:研制的四声道气体超声波流量计满足0.5级精度相关技术指标的要求。     

基于超声回波能量峰值点拟合的气体超声波流量计信号处理方法

针对气体超声波流量计信号处理中难以找到稳定特征点的问题,从回波信号能量的角度出发,研究了回波信号能量的变化规律。回波能量信号轮廓的上升段中间部分比较稳定且中间部分包络线斜率相对较大,近似一条直线。因此,提出一种基于回波能量峰值点拟合的信号处理方法,即连接回波能量信号上升段相邻的峰值点并求得各连线的斜率,选取斜率较大的4条连线作为特征直线,将这4条特征直线对应的右端点作为特征峰值点,并拟合成一条直线,以该直线与x轴的交点作为特征点,从而计算出超声波的传播时间。在基于FPGA和DSP的双核心系统上实时实现该信号处理方法,并在国家认可的检测机构进行标定实验,结果表明:基于回波能量峰值点拟合信号处理方法的双声道气体超声波流量计系统达到1级精度,可测流量范围为30~1200m³/h。     

基于FPGA和DSP的气体超声流量计驱动和数字信号处理系统

采用FPGA+DSP双核芯结构,研制气体超声流量计驱动和数字信号处理系统。利用FPGA很高的工作频率和丰富的内部资源,实现高速DAC和ADC的驱动控制和数据存储;利用DSP的高速运算能力,实现数字信号的实时处理。针对利用正弦波驱动产生的超声波回波信号,基于实验数据统计,提出跟踪回波信号峰值的可变阈值法,准确地提取特征波,有效地克服了噪声的影响,扩展了量程比。气体标定实验结果验证了方法和系统的有效性。     

四声道超声波气体流量计硬件电路设计

介绍了超声波流量计的工作原理,设计出一种简单高效的四声道超声波驱动电路及回波接收电路,着重介绍了四声道电路切换的设计。信号接收电路采用集成芯片放大滤波。本系统主要应用于超声波气体流量计。最终实验结果表明发射效率高,同波信号良好。     

音速喷嘴法气体流量标准装置采样误差分析

音速喷嘴法气体流量标准装置用于气体流量计的检定,通过采集被测流量计和温度变送器、压力变送器的输出信号得出被测流量值,与流过音速喷嘴的标准流量值相比较得出流量计检定误差。该类装置常用电流采样和脉冲采样两种信号采样方式,在信号采样过程中不可避免地引入了采样误差。文章以国内常用的音速喷嘴法气体流量标准装置为例,从理论上分析了电流采样误差和脉冲采样误差的来源,提出了减小采样误差的方法,并通过实验进行了验证。     

气体超声波流量计在天然气集输中的应用研究

气体超声波流量计作为一种新型速度式流量计,由于其优异的性能,在气体计量领域得到了广泛应用。文章从气体超声波流量计的工作原理、计量性能、现场应用情况等方面进行了阐述,为用户使用类似的气体超声波流量计提供一些可以借鉴的经验和方法。     

抗振型低功耗数字涡街流量计研制

针对双传感器涡街流量计,提出采用频域相减与频率方差计算相结合的方法来处理涡街流量传感器输出信号,并研制基于低功耗单片机为核心的处理系统,取得很好的实验效果。在涡街流量信号功率小于振动噪声功率的情况下,抗振型低功耗数字涡街流量计仍然能够准确地测量流量的频率,并且低功耗、两线制工作。     

基于回波信号相似度的气体超声流量计动态阈值法研究

基于双阈值法的气体超声流量计采用第1阈值检测和过零检测确定回波的到达时刻点,然而由于回波波形易受工况环境因素的影响,会导致第1阈值错误,使回波到达时刻点发生错误偏移,影响测量精度,因此提出了一种基于回波信号相似度的动态阈值法.该方法获取回波信号极大值幅值后,计算设定工况和实际工况下回波信号上升区域部分的欧式距离以评估相...     

论天然气流量计量中的气体超声波流量计应用

气体超声波流量计是20世纪90年代后期才成熟起来的一种新型流量计,它具有无可动部件、无阻力件、无压损、量程比宽、准确度高、全自动化、可测量双向流、含液流等特点。气体超声波领域用得最多的是传播时间差法,即时差式气体超声波流量计。文章从气体超声波流量计的工作原理、计量性能、现场应用情况等方面进行了阐述,为用户使用类似的气体超声波流量计提供一些可以借鉴的经验和方法。     

四声道超声波气体流量计自动增益控制电路设计

随着国民经济的迅速发展,冶金、化工等各部门对气体大流量的准确测量要求日益迫切。为了满足气体流量测量准确度不断提高的要求,超声波气体流量计被广泛应用于气体流量的检测与标定中。在超声波气体流量计的测量方法中应用最广泛的是时差法．时差法超声波气体流量计是通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播时间之差来计算气体流速的,它具有准确度高、非接触测量、宽量程、无压力损失、安装使用简单等特点,     

基于PWM控制的电磁流量计脉冲励磁系统分析与研制

为了提高励磁频率和减少发热,使电磁流量计能够更好地用于浆液流量测量和灌装流量测量,并长期稳定、可靠地工作,研究了基于PWM控制的脉冲励磁方案,分析其工作原理,计算各种参数,研制实际系统,进行测试和实验。结果表明,该系统能实现更高的励磁频率,产生稳定的励磁电流,极大地减小了励磁系统的功耗,能去除微分干扰对流量信号测量的影响,水流量检定准确度优于0.5级。     

基于电压电流比的瞬态电磁流量测量方法

为了实现较高的励磁频率,提高响应速度,同时减少电磁流量计的功耗,提出基于电压电流比值的瞬态测量方法,确定电压电流比值与流量之间的关系。设计了基于DSP的硬件,采集瞬态时的励磁电流和信号电压来验证该处理方法,离线数据分析表明,电压电流比值与流量有良好的线性关系。设计的DSP软件可实时实现瞬态测量方法,并进行水流量标定和功耗测试实验。实验结果表明,流量测量准确度达到0.5级,与普通电磁流量计相同。功耗对比表明,基于瞬态测量原理的电磁流量计的励磁功耗是普通电磁流量计的30%。     

桥式推挽结构超声激励电路性能分析

基于桥式推挽结构,设计了由两路正向单脉冲电压产生双极性电压效果的电路,提高了激励信号的能量,为超声无损检测激励电路的负向耐压低、供电电源复杂等问题提供了解决方案。该方案包括硬件实现和相关实验验证。脉冲回波检测实验结果证明:桥式推挽结构的超声激励可以提高回波的幅度,在相同实验条件下,回波幅度为单极性方波脉冲激励的两倍,等效于双极性方波脉冲激励的效果。该文方法可以提高超声激励电路的性能,为高性能便捷式超声激励系统的设计提供了理论和实验依据。     

基于间歇励磁和信号重构的电磁水表变送器研制

针对电磁水表低功耗的要求,提出间歇励磁方式,每周期进行一次三值波励磁;针对电磁水表需要在励磁电流小、传感器输出信号非常微弱的条件下实现极低测量下限的要求,提出信号重构滤波的处理方法,将幅值解调后的信号重构为矩形波信号,以便对信号进行梳状带通滤波,从而保证电磁水表的测量准确度。研制了基于MSP430低功耗单片机的变送器,并进行水流量标定实验,结果表明:该系统满足1级水表的测量准确度,且流量测量下限可达0.4m3/h,量程比可达400。     

巴克码激励的超声气体流量测量研究

提出了一种用“编码激励+相关测时”的超声气体流量测量方法。理论分析和数值仿真均表明,相同信噪比条件下,与传统的门限电平法及猝发脉冲激励相关法相比,巴克编码激励相关法的时延估计量方差具有更低的克拉美罗下界。采用标准表法标定实验,在200~1 200 m3/h范围内对比研究了巴克序列二进制相位调制激励相关和猝发脉冲激励相关的超声流量测量性能,前者测得流速的标准偏差和测量误差明显优于后者。     

基于Kalman滤波的气体超声波流量计融合方法

针对气体超声波流量计中多个声道获得的多个流量结果如何融合的问题,提出了基于Kalman滤波的融合方法。把多声道气体超声波流量计看成是若干个单声道流量计的组合,根据每个声道计算结果的统计规律,自动地调整每个声道的流量结果在最终输出中的权重系数,在消耗较小的计算资源情况下,实现对流量结果中异常值的判断和处理,使流量输出更加稳定。在以DSP和FPGA为核心的气体超声流量计信号处理系统上实时实现算法,并进行实流实验。实验结果验证了方法的有效性。     

烟气超声流量计时间测量准确度校准方法研究

大口径气体超声波流量计广泛应用于烟道排放监测和工业控制等领域。超声波流量计的传播时间测量准确度校准是非实流校准的重要环节,通过建立超声波流量计时间测量准确度校准装置,实现对大口径气体超声流量计传播时间的非实流校准。该文首先提出3种不同的超声流量计传播时间校准方法,分析不同方法的影响因素,其次通过改变探头间距离,对不同探头间距时超声波流量计传播时间的测量误差进行校准。试验结果表明:超声波流量计传播时间的测量误差随距离变化,并确定利用标准声速对超声波流量计传播时间进行修正的方法更为准确,测量结果不确定度为0.2%。