基于超声波时差法管道流量计积分算法及实验研究

摘要

超声波流量计通过超声波在流动的流体中传播载上流体流速信息,再通过简便、可靠的信号处理方法,就把这个流速信息转换成流量信息。超声波流量计与以往传统的流量计相比,具有所要求的费用低,安装简便,不会改变流体的流动状态,不产生附加阻力,适合大管径大流量的测量等优点,是一种非常理想的节能型流量计。然而,由于超声波流量计只是在近几十年才出现的一种新型仪表,还有很多地方不完善,没有得到普遍的应用,因而基于超声波时差法的管道流量计积分算法及实验研究具有重要的学术意义和应用价值。论文以超声波时差法管道流量计的流量积分算法、管道实验为研究对象,具体工作有:1.分析归纳了管道流体的速度分布规律,为单声路时差法超声波管道流量计测量的积分算法提供理论依据。2.介绍了超声波时差法测量原理,以圆管切比雪夫积分方法为例对超声波流量计的流量计算方法确定做了叙述,针对超声波流量计主要误差源提出了解决办法。3.介绍了超声波流量计的硬软件构成。4.为了使超声波流量计产品化,建立了模拟超声波流量计工作的实际工况测流循环水系统试验平台,试验方案为重复恒定流量测量和变流量测量;最后依据与ORE公司7500超声波流量计对比试验数据做了误差分析以及采样频率分析。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 超声波流量测量发展历史和现状

1.2 超声波流量计的特点和分类

1.3 超声波流量计的分类

1.3.1 传播时差法

1.3.2 多普勒法

1.3.3 相关法

1.3.4 噪声法

1.3.5 波束偏移法

1.4 课题研究内容和意义

1.4.1 课题研究意义

1.4.2 课题研究内容

1.5 小结

2 管道流体的流速分布规律

2.1 引言

2.2 粘性流体流动的基本方程

2.3 牛顿流体管道层流速度分布规律

2.4 牛顿流体管道紊流速度分布规律

2.5 幂律型非牛顿流体管流速度分布规律

2.6 小结

3 超声波流量计的理论研究

3.1 时差法测量原理

3.2 多声路测量原理

3.3 消除横流误差的补偿算法

3.3.1 横流度

3.3.2 权重系数计算

3.3.3 补偿算法

3.4 智能化超声波流量计的工作原理

3.5 流量计算方法的确定

3.6 主要误差源分析及解决办法

3.6.1 工作环境噪声

3.6.2 由安装引起的误差

3.6.3 超声波流量计板级误差

3.7 小结

4 超声波流量计硬软件结构

4.1 超声波流量计硬件构成

4.1.1 超声波传感器的选择

4.1.2 流量变送器

4.1.3 超声波流量计主机

4.1.4 超声波流量计的抗干扰措施

4.2 超声波流量计的软件构成

4.3 小结

5 管道流量测量研究

5.1 在线数据处理方法

5.1.1 异常数据识别的常用方法

5.1.2 在线异常数据处理方法

5.1.3 超声波流量计数据处理方法

5.2 管道实验

5.2.1 测流试验平台

5.2.2 试验方案

5.2.3 试验数据分析

5.3 小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致 谢

参考文献

附 录