本文關鍵詞：氣體超聲波流量計系統(tǒng)數(shù)學模型建立與信號處理方法研究

  更多相關文章： 氣體超聲波流量計 數(shù)學模型 信號處理方法

【摘要】：由于氣體超聲波流量計具有壓損小、無可動部件和測量準確度高等優(yōu)點,被廣泛用于天然氣流量測量領域。隨著數(shù)字信號處理方法的發(fā)展,氣體超聲波流量計的測量精度不斷提高。因此,它在工業(yè)領域的發(fā)展?jié)摿薮�。本文主要研究氣體超聲波流量計的數(shù)學模型和氣體超聲波流量計的信號處理方法。將氣體超聲波流量計的數(shù)學模型分為三部分：幅值子模型、過程子模型和延時時間子模型。其中,利用曲線擬合的方法獲得幅值子模型,反映超聲波回波信號幅值和氣體流量,以及超聲波回波信號和激勵信號之間的關系,為氣體超聲波流量計系統(tǒng)中激勵信號的選擇提供了依據(jù)；利用系統(tǒng)辨識的方法獲得過程子模型,反映激勵信號對超聲波回波信號形狀的影響,為信號處理方法研究奠定基礎；根據(jù)分段線性化的方法獲得延時時間子模型,定量分析不同流量下超聲波回波信號在整個氣體超聲波流量計中的傳播時間。整個數(shù)學模型反映了氣體流量和激勵信號等對超聲波回波信號的影響,為激勵信號選取和信號處理方法研究以及擴大量程比奠定了基礎。研究氣體超聲波流量計的信號處理方法,在分析超聲波回波信號的特征的基礎上,提出基于可變比例閾值和過零檢測的信號處理方法。將峰值和比例值的乘積作為閾值去選取特征點;在得到特征點之后,利用過零檢測方法找到過零點；根據(jù)過零點所在的時間點計算超聲波回波信號的傳播時間,進而計算氣體流量。由于超聲波回波信號峰值是改變的,因此,在該方法中,用于選取特征點的閾值也是一個可變值。另外,由于比例值是基于歸一化后超聲波回波信號極值點的幅值分布情況來選取的,所以,可以根據(jù)應用需求以及管道中的氣體流量來改變比例值。由于在計算過程中,我們利用過零檢測獲得的多個過零點所在時間點的平均值計算超聲波回波信號的傳播時間,所以,消除了計算過程中的隨機誤差,并提高了氣體超聲波流量計的計算精度。與傳統(tǒng)的方法相比,本文的方法具有更強的抗干擾能力,也更有利于拓寬氣體超聲波流量計的測量量程。為了驗證上述數(shù)字信號處理方法以及氣體超聲波流量計的有效性,進行了氣體流量標定實驗。標定結果表明,整個流量計滿足一級精度,測量范圍為30m3/h到1000m3/h之間。這也證明了上述數(shù)字信號處理方法和氣體超聲波流量計的有效性。
【關鍵詞】：氣體超聲波流量計 數(shù)學模型 信號處理方法
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH814.92;TN911.7
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 氣體超聲波流量計的優(yōu)勢16
• 1.2 氣體超聲波流量計的國內外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 氣體超聲波流量計數(shù)學模型的國內外現(xiàn)狀18-20
• 1.4 氣體超聲波流量計信號處理方法的國內外研究現(xiàn)狀20-21
• 1.5 課題來源及本文主要研究內容21-24
• 第二章 氣體超聲波流量計的數(shù)學模型研究24-47
• 2.1 實驗平臺24-27
• 2.1.1 實驗裝置24-26
• 2.1.2 實驗過程26-27
• 2.2 傳統(tǒng)流量計數(shù)學模型結構分析27-28
• 2.3 幅值子模型建立28-34
• 2.3.1 超聲波回波信號特征分析29-32
• 2.3.2 利用Matlab的建模過程32-34
• 2.4 過程子模型建立34-42
• 2.4.1 OE模型結構35
• 2.4.2 過程子模型建模過程35-41
• 2.4.3 模型驗證41-42
• 2.5 延時時間子模型建立42-46
• 2.5.1 分析延時時間特點42-44
• 2.5.2 延時時間子模型建立44-46
• 2.6 關于氣體流量計數(shù)學模型的總結46-47
• 第三章 氣體超聲波流量計信號處理方法研究47-61
• 3.1 時差法測量原理以及難點47-48
• 3.2 信號處理方法中特征點的選擇48-51
• 3.2.1 特征點的提出以及其需要滿足的條件49
• 3.2.2 峰值點作為特征點的缺陷49-50
• 3.2.3 歸一化后回波信號特征50-51
• 3.3 比例閾值方法的提出51-53
• 3.4 閾值的確定53-58
• 3.4.1 閾值確定過程54-55
• 3.4.2 超聲波回波信號畸變產生的影響55-57
• 3.4.3 過零檢測57-58
• 3.5 與其他信號處理方法的對比58-59
• 3.6 信號處理方法的總結59-61
• 第四章 系統(tǒng)實現(xiàn)和標定實驗61-72
• 4.1 氣體超聲波流量計系統(tǒng)硬件介紹61-62
• 4.2 氣體超聲波流量計系統(tǒng)軟件研制62-64
• 4.3 標定裝置64-65
• 4.4 標定過程65-66
• 4.5 標定結果66-68
• 4.6 標定結果的不確定性分析68-71
• 4.7 本章小結71-72
• 第五章 總結與展望72-74
• 5.1 全文創(chuàng)新點總結72-73
• 5.2 展望73-74
• 參考文獻74-77
• 攻讀學位期間的學術活動及成果清單77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 馮衛(wèi);宋磊;孫宏偉;;國產氣體超聲流量計在輸氣管道上的應用及發(fā)展前景[J];石油規(guī)劃設計;2009年02期

，

本文編號：837651