科氏質(zhì)量流量計(jì)信號(hào)建模與處理方法研究.pdf

1、科氏質(zhì)量流量計(jì)具有可直接測(cè)量質(zhì)量流量、內(nèi)部無(wú)阻擋部件、測(cè)量精度高和安裝靈活方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前應(yīng)用范圍最廣、發(fā)展速度最快的流量計(jì)之一。信號(hào)處理技術(shù)是科氏質(zhì)量流量計(jì)的核心技術(shù)，直接決定了其測(cè)量精度、測(cè)量穩(wěn)定性等性能指標(biāo)。而科氏質(zhì)量流量傳感器輸出信號(hào)的數(shù)學(xué)模型則是信號(hào)處理的根本依據(jù)和基礎(chǔ)。為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種信號(hào)處理方法和流量傳感器輸出信號(hào)的數(shù)學(xué)模型。但是，沒(méi)有根據(jù)不同的信號(hào)模型和不同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)不同的信號(hào)處理方法進(jìn)行比較與評(píng)價(jià)，以

2、選出不同應(yīng)用場(chǎng)合下的最佳信號(hào)處理方法。同時(shí)，隨著研究的深入，以往的信號(hào)模型不能夠完備地反映傳感器輸出信號(hào)的所具有的特征，有待進(jìn)一步改進(jìn)。為此，本文對(duì)單相流測(cè)量、批料流測(cè)量和氣液兩相流測(cè)量這三種典型的科氏質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用場(chǎng)合下的信號(hào)模型進(jìn)行改進(jìn)與建立，再根據(jù)不同的信號(hào)模型對(duì)不同的信號(hào)處理方法進(jìn)行比較與評(píng)價(jià)，以最大限度的提升科氏質(zhì)量流量計(jì)在三種典型應(yīng)用場(chǎng)合下的測(cè)量性能。
　　概述國(guó)內(nèi)外科氏質(zhì)量流量計(jì)信號(hào)處理方法和信號(hào)數(shù)學(xué)模型。根據(jù)不同信

3、號(hào)處理方法的特征量提取原理不同，分為時(shí)域信號(hào)處理方法和頻域信號(hào)處理方法兩大類，并分析不同信號(hào)處理方法固有的優(yōu)缺點(diǎn)，為不同應(yīng)用場(chǎng)合下信號(hào)處理方法的選取提供依據(jù)。對(duì)已有信號(hào)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，指明模型缺陷所在，為信號(hào)數(shù)學(xué)模型進(jìn)一步的改進(jìn)打下基礎(chǔ)。
　　針對(duì)單相流測(cè)量，進(jìn)行不同管型和口徑傳感器單相流實(shí)驗(yàn)，根據(jù)單相流下傳感器輸出信號(hào)，提取信號(hào)的幅值、頻率和相位差三個(gè)特征量。分析特征量的變化特點(diǎn)，提出模型初值和游走項(xiàng)的權(quán)值的確定方法，并改進(jìn)信

4、號(hào)隨機(jī)游動(dòng)模型。根據(jù)改進(jìn)的信號(hào)模型，針對(duì)單相流測(cè)量應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)比，選取SDTFT算法為最佳信號(hào)處理方法，基于TMS320F28335DSP研制變送器實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)算法，標(biāo)定結(jié)果表明在12∶1的范圍內(nèi)，測(cè)量精度優(yōu)于±0.1％，重復(fù)性優(yōu)于0.05％。
　　針對(duì)批料流測(cè)量，進(jìn)行批料流實(shí)驗(yàn)，根據(jù)批料流下傳感器輸出信號(hào)，提取信號(hào)的幅值、頻率和相位差三個(gè)特征量。分析特征量的變化特點(diǎn)，建立批料開(kāi)啟時(shí)，特征量變化的信號(hào)模型和函數(shù)解析式，并

5、以此為依據(jù)對(duì)突變信號(hào)模型進(jìn)行改進(jìn)。根據(jù)改進(jìn)的信號(hào)數(shù)學(xué)模型，針對(duì)批料測(cè)量應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)比，選取正交解調(diào)算法為最佳信號(hào)處理方法，基于TMS320F28335DSP研制變送器實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)算法，標(biāo)定結(jié)果表明在兩個(gè)流量點(diǎn)四個(gè)不同批次時(shí)間下，測(cè)量精度優(yōu)于±0.1％，重復(fù)性優(yōu)于0.05％。
　　針對(duì)氣液兩相流測(cè)量，進(jìn)行氣液兩相流實(shí)驗(yàn)，根據(jù)氣液兩相流下傳感器輸出信號(hào)，提取信號(hào)的幅值、頻率和相位差三個(gè)特征量時(shí)間序列。建立特征量的時(shí)間序列的A