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文檔簡介
1、渦街流量傳感器是一種比較新型的速度式流量儀表,近30年發(fā)展迅速。因其具有可靠性高、壓力損失小、量程比寬等優(yōu)點,被廣泛應用于化工、石油、冶金、輕工、食品等流程工業(yè)。對于目前工業(yè)現(xiàn)場常用的應力式渦街流量傳感器,受其工作原理制約,在進行流量測量時易受到外界各種干擾,從而影響其測量精度及測量范圍,該問題在小流量測量時尤為突出。本論文分別從數(shù)字信號處理方法、傳感器結構優(yōu)化——壓電探頭位置研究、純硬件結構的儀表系數(shù)非線性修正幾方面,對渦街流量傳感器
2、在小流量測量時的性能進行全面優(yōu)化和改進。
主要完成了以下工作:
基于Hilbert-huang變換(HHT)的數(shù)字信號處理方法改進。通過對小流量時渦街信號進行時域和頻域分析,總結有用信號、噪聲的特征及形式。針對小流量時的信號特點,對HHT經典方法進行改進,使其更加適應渦街小信號去噪。通過與經典數(shù)字信號處理方法FFT的實驗對比,驗證了該方法在精確提取渦街有用信號、擴展測量下限方面的實用性。
對目前
3、工業(yè)中常用的應力式渦街流量傳感器探頭位置進行研究。分別在二維和三維渦街流場中對三種尺寸的梯形柱旋渦發(fā)生體進行實驗,通過分析壓力、速度信號在不同位置時的信號強度、信噪比、線性度等指標,最終分別確定了在二維、三維流場中壓電探頭的最佳檢測位置,指出應將探頭置于發(fā)生體下游渦的成熟區(qū)域,并推理出估算公式,揭示了影響該位置的因素。通過與渦街流量傳感器原設計進行對比實驗表明,不僅測量下限有所降低,測量精度也有提高。并借助流場數(shù)值仿真實驗和理論分析對以
4、下三個問題進行了詳細討論:二維、三維渦街流場差異;基于渦量輸運方程的渦街流場研究;梯形柱與圓柱旋渦發(fā)生體流場差異。這些問題的研究與分析有助于更全面深刻地認識渦的產生、脫落機理、尾跡特征以及渦街流場的速度壓力分布。
提出基于CPLD的硬件式儀表系數(shù)非線性修正方法。利用三次樣條插值法對小流量時超出線性度范圍的儀表系數(shù)進行逼近,CPLD程序中嵌入查找表對儀表系數(shù)進行非線性修正,通過對查找表的優(yōu)化,不僅節(jié)約了資源而且降低了功耗。實
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