两相流流速多传感器实时测量仪及测试方法技术

本发明专利技术属流速的测量装置及测试方法，特别涉及一种两相流流速多传感器实时测量仪及测试方法，由上下游电容传感器电路（１）、一号前向通道电路（２）、上下游超声波电路（３）、二号前向通道电路（４）、数码显示电路（６）和电源电路（７）组成，在系统中设置了中央处理器电路（５）进行相关运算，本测试仪能完成流体流速的在线实时测量，并对速度进行显示，具有实时性好，能抵制杂散电容的干扰，尤其是采用了双传感器的互相关算法，提高了测量结果的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属流速的测量装置及测试方法，特别涉及一种。
技术介绍
目前在工程上，流速的测试仪器和测试方法很多，可以根据测试的需要加以选择，但在一些条件受限制的场合，如不允许截断管路，不可以在管道上开窗而需在管外测量，或者需要流量计在管道中可变流速分布的情况下得平均流速，这无疑给测量带来了困难，目前现有的一些测试装置及方法，气动式、微机化等，都是采用单一传感器进行测量，虽然可以达到实时测量的目的，但不能克服单一传感器测量精度低，易受杂散电容干扰，实时性差等不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种采用多传感器、一种电容值的互相关和超声波互相关分析的相关流速测试、数据融合处理技术的两项流流速多传感器实时测量仪及测试方法。本专利技术解决技术问题采用的技术方案是一种由上下游电容传感器电路、一号前向通道电路、上下游超声波传感器电路、二号前向通道电路、显示电路和电源电路组成的两相流流速多传感器实时测量仪，其特点是在线路系统中设置了由软件实现二个相关器的中央处理器电路；中央处理器电路它包括中央处理器U39、2-4线译码器U41A、非门U37A、软件监视器U40、晶体振荡器Y1、二极管D6、电容C67、C69、C80、C81、电阻R47和开关S9；U39的1、2脚分别接二号前向通道电路中的光电隔离器U18、U17的3脚，3、4脚分别接一号前向通道电路中的光电隔离器U15、U16的3脚，9脚接U40的7脚、U37A的2脚，14脚接U41A的1脚。16脚接U40的6脚，18脚接C80和Y1的一端，19脚接Y1另一端和C81的一端，C81另一端接C80另一端和地，20脚接R47、S9一端和地，21～28脚分别接显示电路中的数码显示电路DS1～DS4的1～8脚，32、33脚分别接U41A的3、2脚，40脚接C67、D6的一端，D6的另一端接S9另一端，C67的另一端接R47的另一端和R48一端，R48的另一端接U37A的1脚；U40的1脚接8脚，2脚接C79一端和+5V电源，3、4脚接C79另一端和地；U41A的4～7脚分别接显示电路中的DS4～DS1的9脚。两相流流速多传感器实时测量仪的测试方法是将上下流电容传感器CA、CB随机测出的信号，经一号前向通道电路的运算放大器U6A、U6B的放大、低通滤波器U7、U8的滤波，采样保持器U13、U14的采样、光电隔离器U16、U15的光电隔离后进入中央处理器U39中的两个输入端进行相关运算，计算出管道内介质从上游电容传感器CA流到下游电容传感器CB的滞后时间t，再通过两个上下游电容传感CA、CB的距离得到介质流速；上下游超声波接收发送换能器U21、U22两信号间同样有一时间上的滞后，被调制后的等效电压经二号前向通道电路处理后，送入中央处理器U39中的相关程序模块进行相关处理，得到利用上下游超声波接收送换能器U21、U22所测得的流速；对两个流速值进行融合处理设测量值为x1，x2；所要估计的真值取上一次测量结果x，两个传感器的方差分别为σ1，σ2；它们彼此互相独立，并且是x的无偏估计；加权因子的求取过程求传感器p的方差σ，(p＝1，2)根据Wp=1σp2Σi=121σi2]]>(p＝1，2)求出传感器p此时的加权因子Wp；由X=Σp=12wpXp]]>计算出融合估计值X。本专利技术的有益效果是本测试仪能完成流体流速的在线实时测量，并对速度进行显示，具有实时性好，能抵制杂散电容的干扰，尤其是采用了双传感器的互相关算法，提高了测量结果的精度。以下结合附图以实施例具体说明。附图说明图1示两相流流速多传感器实时测量仪系统原理框图。图2示图1的中央处理器、数码显示电路原理图。图3示图1的上下游电容传感器、一号前向通道电路原理图。图4示图1的二号前向通道电路原理图。图5示图1的上下游超声波传感器电路原理图。图6示图1的电源电路原理图。图中，1-上下游电容传感器电路；2-一号前向通道电路；3-上下游超声波电路；4-二号前向通道电路；5-中央处理器电路；6-数码显示电路；7-电源电路；U1～U4-运算放大器；U5-差动放大器；U6A、U6B-放大器；U7～U10-低通滤波器；U11、U12-低温漂放大器；U13、U14-采样保持器；U15～U18-光电隔离器；U19、U20-锁相环；U21、U22-超声波接收发送换能器；U23、U24-模拟开关；U27、U36-运算放大器；U28、U29-带通滤波器；U30、U38-二级放大器；U31、U32-低温漂放大器；U33～U35、DC-DC-转换器；U37A-非门；U39-中央处理器；U40-软件监视器；U41A-2-4线译码器；Y1-晶体振荡器；CA、CB-电容传感器；S1～S8-开关；S9-按键；D1～D6、D8～D15-二极管；D16-稳压二极管；Q1～Q4-三极管；DS1～DS4-数码管；BT1、BT2-电池；T1、T2-变压器；L1-电感器；C7～C18、C20～C25、C27～C38、C40～C45、C59～C81-电容；C83～C87、C92～C94、C96～C98-电解电容；R1～R67-电阻；R70、R72、R77、R78、R88、R89-可变电阻；具体实施方式参照附图，两相流流速多传感器实时测量仪由上下游电容传感器电路1、一号前向通道电路2、上下游超声波电路3、二号前向通道电路4、数码显示电路6和电源电路7组成，其特点是在系统中设置了中央处理器电路5(见附图2)它包括中央处理器U39、软件监视器U40、2-4线译码器U41A、非门U37A、液晶振荡器Y1、二极管D6、按键S9、电容C67、C79～C81和电阻R47、R48；U39的1、2脚分别接二号前向通道电路4中的光电隔离器U18、U17的3脚，3、4脚分别接一号前向通道电路1中的光电隔离器U15、U16的3脚，9脚接U37A的2脚和U40的7脚，14脚接U41A的1脚，16脚接U40的6脚，18脚接Y1、C80一端，19脚接Y1另一端和C81的一端，20脚接R47、S9一端和地，21～28脚分别接数码显示电路6中的数码管DS1～DS4的1～8脚。32、33脚接U41A的3、2脚，40脚接C67、D6的一端；U37A的1脚接R48的一端，R48另一端接C67、R47另一端，D6、S9另一端相连接；C80、C81另一端相接并接地；U40的1脚接8脚，2脚接C79一端和+5V电源，3、4脚接C79另一端和地；U41A的4～7脚分别接数码显示电路6中的DS4～DS1的9脚。上下游电容电路1(见附图3)，它包括运算放大器U1～U4、电容传感器CA、CB、电容C7～C13、C38、电阻R1～R4和开关S1～S8；U1的1脚接C10、R1、C7、S5的一端，2脚接C7的另一端和地，3脚接C10、R1的另一端和一号前向通道电路2的差动放大器U5的2脚；U2的1脚接C12、R3、C8、S6的一端，2脚接C8的另一端和地，3脚接C12、R3另一端和U5的3脚；U3的1脚接C11、R2、C9、S7的一端，2脚接C9的另一端和地，3脚接C12、R2的另一端和U5的5脚；U4的1脚接C13、R4、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两相流流速多传感器实时测量仪由上下游电容传感器电路（１）、一号前向通道电路（２）、上下游超声波电路（３）、二号前向通道电路（４）、数码显示电路（６）和电源电路（７）组成，其特点是在系统中设置了中央处理器电路（５）它包括：中央处理器Ｕ↓［３９］、软件监视器Ｕ↓［４０］、２－４线译码器Ｕ↓［４１Ａ］、非门Ｕ↓［３７Ａ］、液晶振荡器Ｙ↓［１］、二极管Ｄ↓［６］、按键Ｓ↓［９］、电容Ｃ↓［６７］、Ｃ↓［７９］～Ｃ↓［８１］和电阻Ｒ↓［４７］、Ｒ↓［４８］；Ｕ↓［３９］的１、２脚分别接二号前向通道电路（４）中的光电隔离器Ｕ↓［１８］、Ｕ↓［１７］的３脚，３、４脚分别接一号前向通道电路（１）中的光电隔离器Ｕ↓［１５］、Ｕ↓［１６］的３脚，９脚接Ｕ↓［３７Ａ］的２脚和Ｕ↓［４０］的７脚，１４脚接Ｕ↓［４１Ａ］的１脚，１６脚接Ｕ↓［４０］的６脚，１８脚接Ｙ↓［１］、Ｃ↓［８０］一端，１９脚接Ｙ↓［１］另一端和Ｃ↓［８１］的一端，２０脚接Ｒ↓［４７］、Ｓ↓［９］一端和地，２１～２８脚分别接数码显示电路（６）中的数码管ＤＳ↓［１］～ＤＳ↓［４］的１～８脚。３２、３３脚接Ｕ↓［４１Ａ］的３、２脚，４０脚接Ｃ↓［６７］、Ｄ↓［６］的一端，Ｕ↓［３７Ａ］的１脚接Ｒ↓［４８］的一端，Ｒ↓［４８］另一端接Ｃ↓［６７］、Ｒ↓［４７］另一端，Ｄ↓［６］、Ｓ↓［９］另一端相连接；Ｃ↓［８０］、Ｃ↓［８１］另一端相接并接地；Ｕ↓［４０］的１脚接８脚，２脚接Ｃ↓［７９］一端和＋５Ｖ电源，３、４脚接Ｃ↓［７９］另一端和地；Ｕ↓［４１Ａ］的４～７脚分别接数码显示电路（６）中的ＤＳ↓［４］～ＤＳ↓［１］的９脚。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付华，杜晓坤，许振良，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]