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不同编码激励的超声气体流量测量性能对比 被引量:4
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作者 蒲诚 张涛 綦磊 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期768-773,共6页
对比研究了13位巴克码、2周期7位m序列(均为二进制相位调制)和线性调频3种典型脉冲压缩编码激励下,超声流量测量系统的性能.对接收信号进行脉冲压缩处理后,测得流速与横河1.0精度等级的涡街流量计读数比对,以评估其测量性能.结果表明,m... 对比研究了13位巴克码、2周期7位m序列(均为二进制相位调制)和线性调频3种典型脉冲压缩编码激励下,超声流量测量系统的性能.对接收信号进行脉冲压缩处理后,测得流速与横河1.0精度等级的涡街流量计读数比对,以评估其测量性能.结果表明,m序列激励下脉冲压缩输出旁瓣远高于理论值,而巴克码和线性调频激励时,旁瓣与理论值相差不超过10%.在3~19,m/s的实验流速范围内,相同时宽带宽积条件下,线性调频信号频谱与换能器带宽的匹配度最高,因此有最小的流速标准偏差和读数误差,巴克码次之,m序列最大. 展开更多
关键词 超声气体流量测量 编码激励 脉冲压缩 性能对比
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编码激励带宽对超声气体流量测量性能的影响 被引量:2
2
作者 綦磊 张涛 蒲诚 《电子测量技术》 2010年第6期50-53,共4页
对比研究了四种不同带宽线性调频信号激励下,超声流量测量系统的性能。超声换能器为Senscomp中心频率125kHz,带宽10kHz的收发型压电换能器。信号产生、数据采集和时序控制由FPGA设计的专用电路实现。对接收信号进行脉冲压缩处理后,测得... 对比研究了四种不同带宽线性调频信号激励下,超声流量测量系统的性能。超声换能器为Senscomp中心频率125kHz,带宽10kHz的收发型压电换能器。信号产生、数据采集和时序控制由FPGA设计的专用电路实现。对接收信号进行脉冲压缩处理后,测得流速与横河1.0精度等级的涡街流量计比对,计算标准偏差和读数误差。结果表明,在B=20kHz的线性调频信号激励下,流速测量的误差和标准偏差最小;B=10kHz时,带宽与换能器带宽匹配,系统流速测量性能次之;B=5kHz时和B=50kHz时,流速测量性能最差。 展开更多
关键词 超声气体流量测量 线性调频 带宽 性能对比
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超声波气体流量计的管道模型仿真和误差分析 被引量:36
3
作者 王雪峰 唐祯安 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2612-2618,共7页
为满足不断发展的超声波气体流量计测量精度的需要,改进传感器的设计精度和有效降低安装测试及样机调试成本,针对制约超声波气体流量计测量精度主要误差源之一的管道流场分析问题,结合计算机建模数值仿真技术及实验技术对其流场设计参... 为满足不断发展的超声波气体流量计测量精度的需要,改进传感器的设计精度和有效降低安装测试及样机调试成本,针对制约超声波气体流量计测量精度主要误差源之一的管道流场分析问题,结合计算机建模数值仿真技术及实验技术对其流场设计参数以及弯管安装条件等对超声波测量误差产生原因进行定量分析。理论研究和仿真实验结果表明,可以量化分析气体超声波流量计流场误差产生的原因、范围,并通过限定流场修正系数更有效地降低其测量误差,这项研究对该超声波气体流量计的优化设计和工程应用具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 超声波气体流量计 计算机建模和数值仿真 管道流场误差分析
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基于物联网的高精度超声波气体流量监测系统设计 被引量:12
4
作者 郑高原 佘世刚 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2021年第2期65-70,共6页
针对工业现场超声波流量计要求较高精度,简化现场布线,对安装现场进行监控预警又要远距离传输数据的需求,设计了一种基于物联网MQTT协议和ESP8266芯片的高精度超声波气体监控系统。使用DHT22测量温湿度、MQ-4测量甲烷浓度。为提高超声... 针对工业现场超声波流量计要求较高精度,简化现场布线,对安装现场进行监控预警又要远距离传输数据的需求,设计了一种基于物联网MQTT协议和ESP8266芯片的高精度超声波气体监控系统。使用DHT22测量温湿度、MQ-4测量甲烷浓度。为提高超声波流量计的精度,使用Z式探头安装法与MAX35104高精度气体测量芯片。采用STM32F103ZET6作为主控MCU,实现对外围电路的控制及数据处理。为实现远程控制与无线传输数据,采用ESP8266芯片通过网络传输数据。实验证明,该系统实现了测量现场的布线简化、危险环境监控和远程数据传输,可以进行气体流量测量,成本较低,可靠性高。 展开更多
关键词 超声波气体流量计 DHT22 物联网 MQ-4 MAX35104 STM32F103 ESP8266
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基于STM32和FPGA的超声波气体流量计 被引量:8
5
作者 葛健炎 丁煜 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第10期29-32,共4页
为了实现对大流量气体流量的准确测量,设计了一种超声波气体流量计。系统以STM32和FPGA为控制核心,利用双超声波传感器分别在顺流和逆流方向发射超声波,通过高精度计时电路分别记录顺流和逆流方向时超声波传播的时间差,再利用时间差与... 为了实现对大流量气体流量的准确测量,设计了一种超声波气体流量计。系统以STM32和FPGA为控制核心,利用双超声波传感器分别在顺流和逆流方向发射超声波,通过高精度计时电路分别记录顺流和逆流方向时超声波传播的时间差,再利用时间差与气体流量的关系来计算得到气体流量值。实际测试结果表明,系统具有较高的测量精度,在低流速测量时,相对误差较大约8%;随着气体流速的增加,系统测量精度逐渐增加,在流速超过10 m/s时,相对误差小于1%。 展开更多
关键词 超声波 气体流量计 超声波传感器 FPGA
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流场因素对超声波气体流量计测量精度影响 被引量:3
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作者 杨宗良 宿彬 +1 位作者 张勍 张凯 《现代电子技术》 2023年第15期89-94,共6页
采用超声波时差法进行气体流量测量时,流场快速变化或者管段结构造成的局部二次流、涡流及速度分布不对称等情况,是影响超声波气体流量计测量精度的关键因素。针对此问题,以DN50超声波气体流量计为研究对象,利用CFD对超声波流量计不同... 采用超声波时差法进行气体流量测量时,流场快速变化或者管段结构造成的局部二次流、涡流及速度分布不对称等情况,是影响超声波气体流量计测量精度的关键因素。针对此问题,以DN50超声波气体流量计为研究对象,利用CFD对超声波流量计不同风速下进行数值模拟,并在低速回流风洞测试段进行风速测试实验。将计算流体力学与信号处理相结合,分析换能器安装结构引起的流速特性变化,以及流场扰动对超声波回波信号的影响。研究表明,在0~3 m/s流速范围内,随风速增大,超声波测速受流场变化与声束扰动影响也增大,同时超声波回波信号质量越差,流量计风洞测速实验验证了数值模拟的合理性。 展开更多
关键词 超声波气体流量计 流速测量 信号分析 数值模拟 测量精度 换能器
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时差法在超声波气体流量计中的应用研究 被引量:7
7
作者 王民意 钟新跃 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第7期26-28,共3页
为了提高小管径煤矿瓦斯抽采管道的气体流量测量精度,基于时差法测量原理设计了超声波气体流量计,采用一对40 kHz的收发一体式超声波换能器作为发射和接收元件。以74HC00与非门设计的推挽式超声波驱动电路实现了低压驱动超声波换能器,... 为了提高小管径煤矿瓦斯抽采管道的气体流量测量精度,基于时差法测量原理设计了超声波气体流量计,采用一对40 kHz的收发一体式超声波换能器作为发射和接收元件。以74HC00与非门设计的推挽式超声波驱动电路实现了低压驱动超声波换能器,并用集成红外遥控接收芯片CX20106A和单稳态触发器4013构成了信号调理电路,实现了对固定波形的稳定检测。利用高精度的时间数字转换芯片TDC-GP21作为计时芯片,实现了极低风速的测量。实验测试表明:设计的硬件电路具有良好的性能,测量风速分辨力可以达到0.1 m/s,提高了气体流量的测量精度。 展开更多
关键词 时差法测量 超声波气体流量计 硬件电路
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基于FPGA的超声波气体流量计中AGC的实现 被引量:5
8
作者 刘艳萍 杨玉芝 崔朋朋 《电子设计工程》 2009年第12期74-75,79,共3页
为能充分利用数字技术可靠性高、灵活性强等优点,将自动增益控制AGC引入数字域,并针对超声波气体流量计中接收信号的特点,给出一种基于EP1K30TC144-3的全数字AGC设计方案。测试结果表明该系统设计可以实现40 dB动态范围的控制,且具有控... 为能充分利用数字技术可靠性高、灵活性强等优点,将自动增益控制AGC引入数字域,并针对超声波气体流量计中接收信号的特点,给出一种基于EP1K30TC144-3的全数字AGC设计方案。测试结果表明该系统设计可以实现40 dB动态范围的控制,且具有控制精度高、调节速度快、受环境影响小,稳定性和可靠性高等优点。 展开更多
关键词 超声波气体流量计 自动增益控制(AGC) FPGA EP1K30TC144—3
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基于回波信号相似度的气体超声流量计动态阈值法研究 被引量:4
9
作者 马也驰 赵伟国 章圣意 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期482-488,共7页
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... 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似度,进而根据最大相似度确定阈值电压,实现阈值的动态调整,以确保回波信号到达时刻点的准确定位,实现飞行时间的准确测量。实验结果表明,该方法在不同工况环境下具有良好的适应性,样机的测量误差优于1%,重复性优于0.2%。 展开更多
关键词 计量学 气体超声流量计 动态阈值法 回波相似度 第1阈值检测
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新型超声波气体流量计 被引量:4
10
作者 温静馨 郝建秀 王淮中 《微型机与应用》 2010年第9期25-27,31,共4页
介绍了一种高精度、高抗干扰性、价格低廉、操作简便的超声波气体流量计。通过测量超声波脉冲沿顺、逆流两个方向上声波传播时间不同来测量气体的流速和流量的新技术。本设计使用高精度数字计时电路,计时精度达到皮秒级。
关键词 超声波 气体流量计 频差法
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超声波气体流量计中传感器参数选择 被引量:2
11
作者 杨玉芝 刘艳萍 崔朋朋 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第B11期416-417,430,共3页
超声波流量计设计关键内容之一就是处理每一路超声信号,确定信号质量对于精确测量传播时间是否接受,并从中提取流动信息。如果超声信号本身就存在问题,则传播时间测量和流量测量都不会正确,文中就产生超声信号的超声波传感器主要参数的... 超声波流量计设计关键内容之一就是处理每一路超声信号,确定信号质量对于精确测量传播时间是否接受,并从中提取流动信息。如果超声信号本身就存在问题,则传播时间测量和流量测量都不会正确,文中就产生超声信号的超声波传感器主要参数的选择列举了选择条件。 展开更多
关键词 超声波气体流量计 超声波 传感器
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超声波气体流量计的时差法检测与数值分析 被引量:2
12
作者 徐文焯 章可易 +4 位作者 王子静 赵迎倩 王田昱 徐思哲 何维予 《物理实验》 2018年第3期43-46,共4页
使用2组超声换能器制作了基于时差法的超声波流量计,并将其应用于圆形管道中流场的测试.依据实验中所使用的圆形管道测试系统,理论上使用有限元方法构建了圆形管道中稳恒流场的流速分析模型.数值分析结果表明:实验中获取的管道内流速为... 使用2组超声换能器制作了基于时差法的超声波流量计,并将其应用于圆形管道中流场的测试.依据实验中所使用的圆形管道测试系统,理论上使用有限元方法构建了圆形管道中稳恒流场的流速分析模型.数值分析结果表明:实验中获取的管道内流速为测试位置截面处流体的平均流速,该测试值与理论值相差5.2%.考虑到实际测试环境与理想流体测试环境间的差异,实验结果与理论分析结果基本一致. 展开更多
关键词 超声测速 时差法 气体流量计 声速 互相关函数
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提高超声波气体流量计精度的整流装置研究 被引量:1
13
作者 汪宋良 《微型机与应用》 2017年第10期92-93,95,共3页
当均速管流量传感器安装在弯头下游时,由于流体流动为非充分发展湍流,增加了放大器流量检测的误差。为提高仪表检测精度,提出了在超声波气体流量计前端一定距离安装整流装置改善气态分布均匀性,减少超声波测量误差的方法。采用理论计算... 当均速管流量传感器安装在弯头下游时,由于流体流动为非充分发展湍流,增加了放大器流量检测的误差。为提高仪表检测精度,提出了在超声波气体流量计前端一定距离安装整流装置改善气态分布均匀性,减少超声波测量误差的方法。采用理论计算分析和实际试验相结合的方法,基于传统整流装置,设计了改进型整流装置结构。经实验验证,安装改进的装置后,超声波流量计的线性误差减少到0.2%内。 展开更多
关键词 超声波技术 气体流量计 整流装置 流量测量 测量误差
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采样频率对超声波渡越时间测量的影响分析和对策
14
作者 柏思忠 《煤矿机电》 2022年第1期30-35,共6页
采样频率决定了每秒钟从超声波接收模拟信号离散点的个数,采样频率越高对应超声波接收信号识别精度越高,超声波渡越时间计算结果越准确;但是采样频率越高,硬件成本就越高,单位时间内采样数据也越多,计算复杂程度急剧增加。在平衡性能和... 采样频率决定了每秒钟从超声波接收模拟信号离散点的个数,采样频率越高对应超声波接收信号识别精度越高,超声波渡越时间计算结果越准确;但是采样频率越高,硬件成本就越高,单位时间内采样数据也越多,计算复杂程度急剧增加。在平衡性能和成本的条件下,针对如何选择采样频率的问题,分析了在不同管径和不同流速条件下,不同采样频率偏差一个采样点对测量精度的影响;根据不同的采样频率制定了高速实时采样、等效采样和软件插值法等措施,分析了每种措施的优缺点;参照超声波气体流量计精度设计要求,计算实际采样频率,给出相应的对策和应用实例,等效采样频率可达300~500 MSPS。 展开更多
关键词 超声波气体流量计 采样频率 渡越时间 等效采样 插值法
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基于TDC-GP2的超声波气体流量计的研制 被引量:1
15
作者 史晓明 万峰 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第11期120-126,共7页
针对传统型超声波气体流量计精度不高的弱点,提出一种基于TDC-GP2时间芯片测量的系统设计,采用时差法测量原理,选用大口径晶片(直径15 mm)的超声波换能器,采用单一正电源供电的设计思路,基于中点电压法设计同相放大电路获取初级超声波信... 针对传统型超声波气体流量计精度不高的弱点,提出一种基于TDC-GP2时间芯片测量的系统设计,采用时差法测量原理,选用大口径晶片(直径15 mm)的超声波换能器,采用单一正电源供电的设计思路,基于中点电压法设计同相放大电路获取初级超声波信号,基于反相放大器的自动增益控制(AGC)电路实现信号幅度的恒定,设计了二阶带通滤波器电路用于放大电路产生噪声的滤除,设计了阈值可变的比较电路从而准确产生了用于计时的方波,并控制时间芯片TDC-GP2实现了时间差的精确测量。对整个硬件系统进行了测试,结果显示超声波气体流量计的精度达到1级。 展开更多
关键词 超声波 气体流量计 时间芯片
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基于STM32的超声波气体流量计的设计
16
作者 宋天添 和卫星 汪飞 《信息技术》 2016年第4期101-104,共4页
基于高性能的STM32微处理器研制了一种超声波气体流量计,并给出了硬件装置图和程序流程图。阐述了超声波测量气体流量原理,介绍了信号放大电路、温度补偿电路的设计和系统软件设计流程图。与传统的超声波气体流量计相比,该系统充分利用... 基于高性能的STM32微处理器研制了一种超声波气体流量计,并给出了硬件装置图和程序流程图。阐述了超声波测量气体流量原理,介绍了信号放大电路、温度补偿电路的设计和系统软件设计流程图。与传统的超声波气体流量计相比,该系统充分利用了STM32的ADC快速采样模块进行信号采集,简化了硬件电路设计,在气体流量算法上进行了温度补偿。在实验室进行了测量,给出了实验结果和误差分析,实验结果表明,该系统稳定可靠,满足一般对气体流量测量精度的要求,具有很高的工程实用价值。 展开更多
关键词 STM32微处理器 超声波 气体流量计
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超声波气体流量计数控AGC电路设计
17
作者 王璇 《中州煤炭》 2016年第7期93-97,共5页
针对超声波气体流量计接收信号幅度动态变化范围大的问题,提出了一种数控AGC电路,增益控制范围-14-86 d B,输出信号幅度范围500-1 000 m V,采样速率50 MSPS,数据存储容量2 MB。经过试验验证,200 k Hz的超声波收发信号在距离20-900 mm条... 针对超声波气体流量计接收信号幅度动态变化范围大的问题,提出了一种数控AGC电路,增益控制范围-14-86 d B,输出信号幅度范围500-1 000 m V,采样速率50 MSPS,数据存储容量2 MB。经过试验验证,200 k Hz的超声波收发信号在距离20-900 mm条件下,增益在6-36 d B范围内自动调节实现了信号幅度范围500-1 000 m V输出,具有调控范围大、控制精度高、稳定性好的特点。 展开更多
关键词 超声波气体流量计 数控AGC 可控增益放大器 CPLD
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矿用管道式超声波气体流量计设计 被引量:5
18
作者 张胜峰 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第3期54-57,共4页
介绍了煤矿瓦斯抽采监测常用流量计的各种优缺点,基于时差法超声波流量检测原理,采用40 k Hz超声波换能器和CX20106A集成红外信号接收芯片对超声波信号进行处理,并利用高速ARM芯片计算超声波飞行时间,设计了矿用管道式超声波气体流量计... 介绍了煤矿瓦斯抽采监测常用流量计的各种优缺点,基于时差法超声波流量检测原理,采用40 k Hz超声波换能器和CX20106A集成红外信号接收芯片对超声波信号进行处理,并利用高速ARM芯片计算超声波飞行时间,设计了矿用管道式超声波气体流量计,相对误差小于4.0%、流速下限低至0.2 m/s,且无压损,是解决煤矿瓦斯抽采监测的理想仪器,具有良好的现场表现和环境适应性。 展开更多
关键词 煤矿瓦斯抽采监测 时差法超声波流量检测 管道式超声波气体流量计
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超声波流量计在煤气计量中的应用 被引量:1
19
作者 杨红里 王宜明 《中国仪器仪表》 2006年第7期86-88,共3页
本文主要介绍了煤气流量测量中仪表的选型,并对超声波流量计的原理、特点及常见故障做了重点阐述。
关键词 超声波 煤气计量 流量计 故障
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超声波气体流量计在非固定组分的混合气体流量测量中的应用
20
作者 邵亚男 彭公华 +1 位作者 王庆河 张秀叶 《中国仪器仪表》 2004年第8期37-39,共3页
非固定混合比混合脏污气体流量的在线检测是工业流量测量中的难点。本文介绍了新型超声波气体流量计性能特点及工作原理,讨论了超声波气体流量计在济钢混合煤气流量计量中的安装、调试、运行、使用效果等应用情况。
关键词 超声波气体流量计 混合煤气计量 混合比 线平均流速 流量测量
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