【摘要】：超聲波流量計(jì)是近些年發(fā)展較快的流量計(jì),以其壓損小,計(jì)量精度高,非接觸,量程比大,幾乎不受氣體溫度壓力等因素影響的特點(diǎn),而受到企業(yè)和研究者的青睞。但氣體超聲波流量計(jì)的技術(shù)難度大,影響測(cè)量精度的因素多。受換能器特性、流道結(jié)構(gòu)等因素影響,在測(cè)量范圍0.025-4 m~3/h兩端點(diǎn)流量測(cè)量中,呈現(xiàn)出超聲波接收信號(hào)異常明顯,使其難以達(dá)到所需測(cè)量精度和穩(wěn)定性要求。本文基于大量的文獻(xiàn)閱讀,進(jìn)行理論分析與方法論證,重點(diǎn)解決了大流量點(diǎn)與小流量點(diǎn)測(cè)量精度不高問(wèn)題,設(shè)計(jì)了G2.5氣體超聲波流量計(jì),并進(jìn)行大量標(biāo)定試驗(yàn),以驗(yàn)證流量計(jì)性能。受換能器性能及電子器件本身噪聲的影響,超聲波接收信號(hào)會(huì)疊加幅值小且無(wú)規(guī)律的噪聲,影響流量計(jì)測(cè)量精度,尤其是小流量點(diǎn)的測(cè)量精度。本文采用了有利于提高信噪比的集濾波器、放大器與比較器于一體的模擬信號(hào)處理芯片,并提出了“多STOP信號(hào)測(cè)量方法”,采用軟硬件相結(jié)合的方式提高氣體超聲波流量計(jì)小流量點(diǎn)測(cè)量精度。氣體超聲波流量計(jì)在大流量點(diǎn)測(cè)量過(guò)程中,超聲波信號(hào)隨氣體流速變化而幅值波動(dòng)嚴(yán)重導(dǎo)致信號(hào)特征波選取不準(zhǔn)確而影響測(cè)量精度。為解決超聲波信號(hào)幅值波動(dòng)影響測(cè)量精度的問(wèn)題,采用了“可變閾值+可變?cè)鲆?峰值檢測(cè)”的硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)超聲波信號(hào)幅值的自適應(yīng)調(diào)整,且基于對(duì)超聲波幅值波動(dòng)對(duì)傳播時(shí)間影響規(guī)律的研究,提出了超聲波傳播時(shí)間修正算法。采用了一種可兼顧平滑效果和響應(yīng)速率的改進(jìn)型卡爾曼濾波算法;基于多流量點(diǎn)的大量原始誤差數(shù)據(jù)分析,對(duì)流量計(jì)進(jìn)行誤差修正。兩者結(jié)合,進(jìn)一步提高流量計(jì)測(cè)量精度。為了驗(yàn)證系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件算法的合理性和有效性,在江西省計(jì)量測(cè)試研究院進(jìn)行了儀表校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn),并對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量范圍、測(cè)量相對(duì)誤差、測(cè)量重復(fù)性和穩(wěn)定性做標(biāo)定實(shí)驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果表明:流量計(jì)的測(cè)量范圍為0.025-5m~3/h,滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)0.025-4 m~3/h;系統(tǒng)測(cè)量相對(duì)誤差最大值為0.72%;在大于分界流量點(diǎn)0.4m~3/h重復(fù)性低于0.5%,小于滿足0.4m~3/h流量點(diǎn)重復(fù)性低于0.9%,滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)1.5級(jí)精度儀表對(duì)相對(duì)誤差與重復(fù)性要求。
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH814.92

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本文編號(hào)：2662056