科氏質(zhì)量流量計信號建模與處理方法研究.pdf

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

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

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

4、號隨機游動模型。根據(jù)改進(jìn)的信號模型，針對單相流測量應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問題，通過對比，選取SDTFT算法為最佳信號處理方法，基于TMS320F28335DSP研制變送器實時實現(xiàn)算法，標(biāo)定結(jié)果表明在12∶1的范圍內(nèi)，測量精度優(yōu)于±0.1％，重復(fù)性優(yōu)于0.05％。
　　針對批料流測量，進(jìn)行批料流實驗，根據(jù)批料流下傳感器輸出信號，提取信號的幅值、頻率和相位差三個特征量。分析特征量的變化特點，建立批料開啟時，特征量變化的信號模型和函數(shù)解析式，并

5、以此為依據(jù)對突變信號模型進(jìn)行改進(jìn)。根據(jù)改進(jìn)的信號數(shù)學(xué)模型，針對批料測量應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問題，通過對比，選取正交解調(diào)算法為最佳信號處理方法，基于TMS320F28335DSP研制變送器實時實現(xiàn)算法，標(biāo)定結(jié)果表明在兩個流量點四個不同批次時間下，測量精度優(yōu)于±0.1％，重復(fù)性優(yōu)于0.05％。
　　針對氣液兩相流測量，進(jìn)行氣液兩相流實驗，根據(jù)氣液兩相流下傳感器輸出信號，提取信號的幅值、頻率和相位差三個特征量時間序列。建立特征量的時間序列的A