基于气体超声波流量计的间歇激励和信号处理

为了提高气体超声波流量计系统的响应速度,提出一种新的基于相邻峰值最大差值的气体超声流量计信号处理方法。为了进一步提高该信号处理方法的测量精度,又提出一种新的间歇式激励方法。采用间歇式激励方法能得到相邻峰值差值较大的回波信号,并且在不同流量下,相邻峰值最大差值的相对位置始终保持不变。在实际测量中,通过回波信号中相邻峰值最大差值的位置,确定回波信号的到达时刻,进而计算出超声波传播时间,得到气体流量。将间歇式激励方法和基于相邻峰值最大差值的信号处理方法在硬件系统上进行实时实现,并进行标定实验,结果验证了激励方法配合信号处理方法的高效性。     

流型频繁切换下科氏质量流量计驱动特性研究

在科氏质量流量计测量过程中,流量管振动幅值的控制很重要。当单相流与气液两相流频繁切换的情况发生时,使用当前的控制方法流量管会出现振动幅值大幅衰减和超调的问题。为此,设计了一套实验方案,进行实验,分析了出现该问题的原因。针对该问题,提出变驱动周期的方法和变积分限幅值的方法,在所研制的数字式科氏质量流量变送器上实时实现,并进行实验验证。实验结果表明,变驱动周期的方法有效地降低了单相流切换到气液两相流时流量管振动幅值衰减的程度,变积分限幅值的方法很好地解决了气液两相流切换到单相流时流量管振动幅值大幅超调的问题。     

基于回波峰值拟合的气体超声流量计信号处理

针对从气体超声波流量计回波信号中难以确定到达时刻,而仪表又要求具有较高实时性的问题,提出一种基于回波上升段峰值拟合的气体超声流量计信号处理方法,以及拟合峰值范围的确定方法。首先根据拟合峰值范围,在回波信号的上升阶段,选取若干个峰值点,对各峰值点进行最小二乘拟合,得到特征直线,将该直线与X轴的交点作为特征点,确定回波信号的到达时刻,进而计算出超声波传播时间,得到气体流量。研制实现基于回波上升段峰值拟合的气体超声流量计,进行标定实验,以验证方法和仪表的有效性。     

基于鲁棒PID算法的UEGO控制器的设计与实验

宽域废气氧（Universal Exhaust Gas Oxygen,缩写为UEGO）传感器可以在很宽的空燃比范围内提供有效的氧含量信号,它的结构特殊,必须配以控制器才能使用。利用鲁棒PID算法控制UEGO控制器中泵电压的大小和方向,并将泵电压反馈作用在UEGO传感器上。检测UEGO传感器上的泵电流,并设计非线性校正环节对其进行校正,校正输出值即为过量空气系数(λ)。利用dSPACE实时仿真系统实现UEGO控制器,并在汽车化油器发动机台架上进行相关实验。实验数据表明,在λ值静态和动态变化时,UEGO控制器都具有良好的鲁棒性和运行性能,响应快速且精度良好。     

宽域废气氧传感器控制器的研究与实验

宽域废气氧（universal exhaust gas oxygen,UEGO）传感器是发动机闭环空燃比控制系统中最重要的传感器之一,其结构特殊,必须由控制器控制其温度和泵电压才能正常工作。针对温控对象的非线性特性,研究了分段加热控制算法。针对泵电压控制模块被控对象的不确定性,研究了鲁棒PID控制算法。基于dSPACE实时仿真系统实现UEGO传感器控制器,并在化油器发动机台架上进行实验。实验结果表明,控制器具有良好的鲁棒性和运行性能。λ值稳态时,控制器精度良好;λ值变化时,控制器能够快速响应。     

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Hammerstein模型的MAF传感器的动态非线性建模

改进了热膜式空气质量流量（MAF）传感器的静动态标定实验。基于Hammerstein模型描述MAF传感器。采用多项式回归分析建立其静态非线性环节的模型。针对动态线性环节,分别采用基于ARMAX、ARX、OE的模型进行建模。通过误差平方和的比较,确定利用基于输出误差（OE）模型的预报误差法所建立的模型的精度最高。再分别根据不同幅值输入时的实验数据,建立相应的多个模型,比较误差平方和,最终确定误差平方和最小的模型为传感器的模型。该模型精度高且适应性好,实现了MAF传感器在不同工况下模型的统一。     

科氏质量流量计数字驱动方法研究与实现

基于DDS和MDAC,研究科氏质量流量计数字驱动方法中的频率、相位、幅值跟踪。采用TMS320F28335芯片,研制科氏质量流量变送器,实现驱动方法。配以CMF025型号传感器进行了气 液两相流实验,实验结果表明,研制的变送器在两相流下能够维持流量管的振动并完成流量测量。     

基于动态可变阈值的低功耗单声道气体超声波流量计

为克服气体涡轮流量计存在压损和需定期校准的缺点,研制了耐高压低功耗单声道气体超声波流量计.针对换能器因阻抗不匹配造成的回波信号质量差的问题,分析了回波信号的特征,提出了动态可变阈值和过零检测的数字信号处理方法.该方法可精准定位回波信号特征点.研制了以STM32为核心的低功耗气体超声波流量变送器.变送器采用了新的激励方式...