渦街流量傳感器小流量測(cè)量性能研究.pdf

1、渦街流量傳感器是一種比較新型的速度式流量?jī)x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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、輕工、食品等流程工業(yè)。對(duì)于目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用的應(yīng)力式渦街流量傳感器，受其工作原理制約，在進(jìn)行流量測(cè)量時(shí)易受到外界各種干擾，從而影響其測(cè)量精度及測(cè)量范圍，該問題在小流量測(cè)量時(shí)尤為突出。本論文分別從數(shù)字信號(hào)處理方法、傳感器結(jié)構(gòu)優(yōu)化——壓電探頭位置研究、純硬件結(jié)構(gòu)的儀表系數(shù)非線性修正幾方面，對(duì)渦街流量傳感器

2、在小流量測(cè)量時(shí)的性能進(jìn)行全面優(yōu)化和改進(jìn)。
　　 主要完成了以下工作：
　　 基于Hilbert-huang變換(HHT)的數(shù)字信號(hào)處理方法改進(jìn)。通過(guò)對(duì)小流量時(shí)渦街信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，總結(jié)有用信號(hào)、噪聲的特征及形式。針對(duì)小流量時(shí)的信號(hào)特點(diǎn)，對(duì)HHT經(jīng)典方法進(jìn)行改進(jìn)，使其更加適應(yīng)渦街小信號(hào)去噪。通過(guò)與經(jīng)典數(shù)字信號(hào)處理方法FFT的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，驗(yàn)證了該方法在精確提取渦街有用信號(hào)、擴(kuò)展測(cè)量下限方面的實(shí)用性。
　　 對(duì)目前

3、工業(yè)中常用的應(yīng)力式渦街流量傳感器探頭位置進(jìn)行研究。分別在二維和三維渦街流場(chǎng)中對(duì)三種尺寸的梯形柱旋渦發(fā)生體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分析壓力、速度信號(hào)在不同位置時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度、信噪比、線性度等指標(biāo)，最終分別確定了在二維、三維流場(chǎng)中壓電探頭的最佳檢測(cè)位置，指出應(yīng)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(guò)與渦街流量傳感器原設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，不僅測(cè)量下限有所降低，測(cè)量精度也有提高。并借助流場(chǎng)數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)和理論分析對(duì)以

4、下三個(gè)問題進(jìn)行了詳細(xì)討論：二維、三維渦街流場(chǎng)差異；基于渦量輸運(yùn)方程的渦街流場(chǎng)研究；梯形柱與圓柱旋渦發(fā)生體流場(chǎng)差異。這些問題的研究與分析有助于更全面深刻地認(rèn)識(shí)渦的產(chǎn)生、脫落機(jī)理、尾跡特征以及渦街流場(chǎng)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(duì)小流量時(shí)超出線性度范圍的儀表系數(shù)進(jìn)行逼近，CPLD程序中嵌入查找表對(duì)儀表系數(shù)進(jìn)行非線性修正，通過(guò)對(duì)查找表的優(yōu)化，不僅節(jié)約了資源而且降低了功耗。實(shí)