發(fā)布時間：2017-09-27 11:43

  本文關(guān)鍵詞：基于漿液流體特性分析的電磁流量傳感器漿液噪聲問題研究

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【摘要】：電磁流量計具有結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍大、測量精度高、耐腐蝕性能好、對流速分布要求低、使用可靠、維護(hù)方便、壽命長等優(yōu)點,因此,對于流量測量比較困難的漿液流體,電磁流量計也是被最廣泛使用的流量儀表之一。但是,采用電磁流量計用于測量漿液型流體時,輸出信號會出現(xiàn)頻繁跳動現(xiàn)象,這種現(xiàn)象叫做漿狀流體噪聲,即漿液噪聲。漿液噪聲對電磁流量計的測量會產(chǎn)生不利的影響。因此,針對電磁流量計在測量漿液型流體時產(chǎn)生的漿液噪聲問題進(jìn)行研究,分析其產(chǎn)生的原因,從而采取措施來降低或消除其對測量的影響,有重大意義,也是目前國內(nèi)外對電磁流量計研究領(lǐng)域關(guān)注的熱點之一。目前國內(nèi)外學(xué)者及技術(shù)工作者對電磁流量計漿液噪聲問題及解決漿液噪聲的方案進(jìn)行了大量研究,不斷有新的論文、專著與專利出現(xiàn)。然而,目前的電磁流量計研究主要集中于對已有疊加了漿液噪聲的流量信號處理方法上。而從漿液流速、濃度和漿液顆粒分布等特性與電磁流量計傳感器的漿液噪聲關(guān)系的研究工作相對較少。即如何基于漿液流體特性來研究電磁流量計傳感器的漿液噪聲問題及其對已有傳感器的改進(jìn)工作還有待于深入與完善�；谏鲜霰尘�,本文主要圍繞著電磁流量計漿液噪聲的特性進(jìn)行研究,并根據(jù)研究成果,針對現(xiàn)有克服漿液噪聲方法的不足,提出一種電磁流量計傳感器的改進(jìn)方案以克服漿液噪聲對流量信號的影響,通過實驗驗證了該方案的正確性與可行性。主要工作如下:一是對前人在漿液型電磁流量計領(lǐng)域中的重要理論、研究成果以及目前對漿液噪聲采取的解決方案進(jìn)行了整理與總結(jié),并通過分析其中的問題與不足,提出了本文的研究構(gòu)想與研究路線,為本文后續(xù)工作提供必要鋪墊,并為本文研究打下堅實基礎(chǔ)。二是基于CFD方法對漿液型流體流場進(jìn)行分析,提出了一種確定液固兩相流入口段長度的方法,以確保所分析的漿液固相顆粒在管道內(nèi)的分布達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài),并從理論上分析了電磁流量計漿液噪聲產(chǎn)生的原因、漿液噪聲強(qiáng)度與流場及電磁流量傳感器結(jié)構(gòu)的關(guān)系,為后續(xù)對漿液噪聲特性的相關(guān)分析提供支持。三是使用隨機(jī)信號功率譜估計方法對漿液噪聲進(jìn)行了研究,根據(jù)漿液噪聲的1/f特性應(yīng)用ARMA模型建立了漿液噪聲的數(shù)學(xué)模型,通過對漿液噪聲功率譜密度曲線的數(shù)值仿真直觀的描述了漿液噪聲強(qiáng)度與被測漿液型流體濃度、流速的關(guān)系,為克服漿液噪聲的電磁流量傳感器改進(jìn)方案提供理論基礎(chǔ)。四是從漿液流體的特性與電磁流量傳感器的關(guān)系入手,提出一種改進(jìn)電磁流量傳感器結(jié)構(gòu)的方案,該方案可以避免漿液流體中固相顆粒對測量電極的沖撞,從而達(dá)到克服漿液噪聲的目的,同時,通過研究改進(jìn)方案中影響正常流量測量的因素,確立該改進(jìn)方案。五是根據(jù)改進(jìn)方案設(shè)計并制作出電磁流量傳感器實物,通過標(biāo)定驗證改進(jìn)傳感器能夠達(dá)到流量測量所需的精度等級要求,并在漿液裝置上對改進(jìn)傳感器進(jìn)行流量測量實驗,經(jīng)實驗驗證,該方案可以有效的克服漿液噪聲對流量信號的干擾。
【關(guān)鍵詞】：電磁流量計 漿液噪聲 CFD方法 隨機(jī)信號功率譜估計
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH814.93;TP212
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 主要符號對照表13-16
• 第一章 緒論16-34
• 1.1 課題研究背景及研究意義16-17
• 1.2 用于漿液測量的電磁流量計漿液噪聲現(xiàn)象及其產(chǎn)生原因17-21
• 1.2.1 電磁流量計的測量原理17-19
• 1.2.2 用于漿液測量的電磁流量計漿液噪聲現(xiàn)象19-20
• 1.2.3 電磁流量計的漿液噪聲產(chǎn)生原因20-21
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀概況21-28
• 1.3.1 電磁流量計漿液噪聲問題的研究現(xiàn)狀21-24
• 1.3.2 1/f噪聲的特性與研究現(xiàn)狀24-26
• 1.3.3 管道液固兩相流場的研究現(xiàn)狀26-28
• 1.4 論文的研究內(nèi)容及編排28-34
• 1.4.1 論文的技術(shù)方案28-29
• 1.4.2 論文研究的主要內(nèi)容29-30
• 1.4.3 論文編排30-34
• 第二章 論文相關(guān)理論與技術(shù)基礎(chǔ)34-64
• 2.1 引言34
• 2.2 論文相關(guān)液固兩相流理論基礎(chǔ)34-39
• 2.2.1 液固兩相混合物的分類34-35
• 2.2.2 固相顆粒的基本概念35-38
• 2.2.3 液固兩相流的基本參數(shù)38-39
• 2.3 本研究的電磁流量計直管段與入口段要求39-42
• 2.3.1 直管段與入口段39-40
• 2.3.2 電磁流量計對直管段要求的原因40-41
• 2.3.3 現(xiàn)有資料對電磁流量計直管段的要求41
• 2.3.4 漿液流體直管段與入口段的研究意義41-42
• 2.4 管道流體特性的粘性底層和沿程阻力系數(shù)問題42-50
• 2.4.1 流體粘性底層理論42-43
• 2.4.2 管道內(nèi)的沿程阻力系數(shù)及計算方法43-50
• 2.5 測量電極對測量的影響50-52
• 2.5.1 測量電極表面積對測量的影響50-51
• 2.5.2 測量電極材料對漿液測量的影響51-52
• 2.6 CFD方法及其對液固兩相流研究的基礎(chǔ)理論52-56
• 2.6.1 歐拉-拉格朗日方法53-54
• 2.6.2 歐拉-歐拉方法54-55
• 2.6.3 多相流模型的選擇55
• 2.6.4 混合物模型和歐拉模型的選擇細(xì)則55-56
• 2.7 噪聲的基礎(chǔ)理論及隨機(jī)信號的功率譜估計方法56-62
• 2.7.1 噪聲的性質(zhì)與噪聲的分類56
• 2.7.2 白噪聲和有色噪聲56-58
• 2.7.3 加性噪聲和乘性噪聲58
• 2.7.4 確定性噪聲和隨機(jī)性噪聲58-61
• 2.7.5 隨機(jī)信號的功率譜估計61-62
• 2.8 本章小節(jié)62-64
• 第三章 基于CFD方法的電磁流量計管道漿液流場仿真研究64-96
• 3.1 引言64-65
• 3.2 基于CFD方法的漿液型流體管道入口段長度研究65-75
• 3.2.1 紙漿流體的管道入口段長度研究65-73
• 3.2.2 沙漿流體的管道入口段長度研究73-74
• 3.2.3 管道入口段長度對漿液噪聲的影響及本文相關(guān)要求74-75
• 3.3 基于CFD方法的漿液流體流速及固相體積濃度分布研究75-92
• 3.3.1 紙漿流體的流速與固相體積濃度分布研究75-82
• 3.3.2 沙漿流體的流速與固相體積濃度分布研究82-90
• 3.3.3 紙漿與沙漿的流速及固相體積濃度分布特點總結(jié)90-92
• 3.4 單位時間內(nèi)沖撞電極的固相顆粒數(shù)與流速及濃度的關(guān)系92-94
• 3.5 本章小節(jié)94-96
• 第四章 基于隨機(jī)信號功率譜估計方法的漿液噪聲模型研究96-110
• 4.1 引言96-97
• 4.2 漿液噪聲的參數(shù)模型97-100
• 4.3 漿液噪聲功率譜的仿真實現(xiàn)100-102
• 4.4 漿液噪聲功率譜估計的實驗驗證及特性分析102-108
• 4.5 本章小節(jié)108-110
• 第五章 克服漿液噪聲的電磁流量傳感器改進(jìn)方案110-125
• 5.1 引言110-113
• 5.2 電磁流量傳感器的改進(jìn)方案113-123
• 5.2.1 改進(jìn)方案的提出113-116
• 5.2.2 管道內(nèi)氣泡的產(chǎn)生與運(yùn)動規(guī)律116-122
• 5.2.3 改進(jìn)方案的確立122-123
• 5.3 本章小節(jié)123-125
• 第六章 改進(jìn)方案的實驗驗證125-141
• 6.1 引言125
• 6.2 標(biāo)定測試實驗125-132
• 6.2.1 標(biāo)定裝置及標(biāo)定過程125-127
• 6.2.2 改進(jìn)傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)分析127-132
• 6.3 改進(jìn)傳感器的漿液實驗132-140
• 6.3.1 紙漿實驗133-136
• 6.3.2 沙漿實驗136-140
• 6.3.3 漿液實驗結(jié)論140
• 6.4 本章小節(jié)140-141
• 第七章 結(jié)論與展望141-145
• 7.1 本文完成的主要工作及主要創(chuàng)新點141-142
• 7.2 今后研究工作的展望142-145
• 參考文獻(xiàn)145-155
• 作者在攻讀博士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文、專利及獲獎情況155-156
• 致謝156-157

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本文編號：929504