【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于质量流量机械测量。
技术介绍
1、科氏流量计质量测量的原理是：当流体在振动管中流动时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力。科氏流量计因为科里奥利力导致管道扭曲，可通过磁性、磁致伸缩性和光学方式等进行振动位移检测，以测量管道内部的质量流量。传统的科氏流量计是使用电磁线圈和磁铁来作为拾振传感器进行位移信号的测量，对小口径科氏流量计来说传统的拾振器难以安装固定，测量管管壁较薄、焊接温度高，难以进行紧密固定，安装线圈和磁铁的过程中需要非常小心。
2、在小口径科氏流量计振动检测过程中，线圈和磁铁的质量可能比测量管大得多，拾振传感器的质量越大导致测量管的转动惯量越大，影响测量管的扭转动力学特性，导致科里奥利力产生的扭转效应变弱，导致检测到的测量管振动信号弱，科氏流量计在低流速下的性能降低，从而影响测量质量流量的准确性。同时测量管的附加质量越大，所需要的驱动力就越大，以上问题需要解决。
技术实现思路
1、本专利技术目的是为了解决传统的小口径科氏流量计的测量管附加质量大、检测到的测量管振动信号弱，导致测量质量流量的准确性差的问题，本专利技术提供了一种数字式质量流量计及质量流量测量方法。
2、方案一：
3、质量流量测量方法，该方法基于在u型测量管的两个竖直管上对称设置的贴片式加速度计实现；该方法包括如下步骤：
4、用于对u型测量管进行零点分析，得到零点漂移相位θ0；
5、用于确定u型测量管的固有频率f′；
6、用于
7、优选的是，θ0＝k′t，k′为零点漂移变化率，t为温度。
8、优选的是，确定u型测量管的固有频率f′的具体过程为：
9、激振系统根据扫频信号产生激振，并作用在u型测量管上，使u型测量管以扫频信号所对应的频率范围振动；此时，
10、对任意一个贴片式加速度计采集的u型测量管内流体的加速度信号进行频谱分析，在扫频时段内将所有时刻下的加速度信号的幅值与扫频信号的幅值比值最大时所对应的加速度信号的频率作为u型测量管的固有频率f′。
11、优选的是，对两个贴片式加速度计所采集的u型测量管内流体的加速度信号进行频谱分析，获得两个加速度信号间相位差δθ的实现方式包括：
12、对两个加速度信号进行离散傅里叶变换，得到每个加速度信号的幅频谱和相频谱，提取两个相频谱中的相位θ1和θ2，根据θ1和θ2，得到相位差δθ＝θ1-θ2-θ0；
13、θ1和θ2分别为两个加速度信号的相位，θ0为零点漂移相位。
14、优选的是，qm＝kδθ，k为仪表系数。
15、优选的是由激振系统产生激振，激振系统包括功率放大器和激振器；
16、功率放大器用于对接收的激振控制信号进行功率放大后送至激振器，激振器根据所接收的放大后信号生成激振信号对u型测量管进行激振。
17、方案二：
18、数字式质量流量计，包括u型测量管、及在其u型测量管的两个竖直管上对称设置的贴片式加速度计、激振系统和处理器；
19、处理器用于确定u型测量管的固有频率f′；还用于通过激振系统给u型测量管施加激振，使u型测量管以固有频率f′振动，并对两个贴片式加速度计所采集的u型测量管内流体的加速度信号进行频谱分析，获得两个加速度信号间相位差δθ，根据相位差δθ得到质量流量qm。
20、优选的是，确定u型测量管的固有频率f′的具体过程为：
21、激振系统根据处理器生成的扫频信号产生激振，并作用在u型测量管上，使u型测量管以扫频信号所对应的频率范围振动；此时，
22、对任意一个贴片式加速度计采集的u型测量管内流体的加速度信号进行频谱分析，在扫频时段内将所有时刻下的加速度信号的幅值与扫频信号的幅值比值最大时所对应的加速度信号的频率作为u型测量管的固有频率f′。
23、优选的是，对两个贴片式加速度计所采集的u型测量管内流体的加速度信号进行频谱分析，获得两个加速度信号间相位差δθ的实现方式包括：
24、对两个加速度信号进行离散傅里叶变换，得到每个加速度信号的幅频谱和相频谱，提取两个相频谱中的相位θ1和θ2，根据θ1和θ2，得到相位差δθ＝θ1-θ2-θ0；
25、θ1和θ2分别为两个加速度信号的相位，θ0为零点漂移相位，θ0＝k′t，k′为零点漂移变化率，t为温度。
26、优选的是，激振系统包括功率放大器和激振器；
27、功率放大器用于对接收的激振控制信号进行功率放大后送至激振器，激振器根据所接收的放大后信号生成激振信号对u型测量管进行激振。
28、本专利技术的优点：
29、本专利技术提供了一种数字式质量流量计及质量流量测量方法，通过贴片式加速度计和数字采集板有效采集测量管内流体的加速度信号，利用数字式加速度信号来检测测量管的振动。与传统的测量方法相比，本专利技术采用贴片式加速度计，加速度传感器质量小，大幅减少了管道的附加质量，检测微小的加速度信号，快速响应，迅速捕捉流量的变化，两个加速度信号间相位差δθ，根据相位差δθ得到质量流量qm，降低测量误差，实现测量数字化，简化数据的采集和处理，实现更加便捷和稳定精准的进行流量测控，是高性能和小型化科氏流量计有力的选择。
30、本专利技术采用为减少测量管附加质量的前提下使用了贴片式加速度计，由于测量管附加质量下，对加速度信号影响弱，并为配合贴片式加速度计使用的前提下设计了一种通过两个加速度信号间相位差δθ来得到质量流量qm的方法，整个测量过程简单，测量准确度高，并有效解决小口径科氏流量计的测量管附加质量大的缺陷。
31、传统的线圈和磁铁与管端的定位会增加噪声比，本专利技术贴片式加速度计可以直接输出数字信号，不需要进行模拟信号转化，且自身包含低通滤波器，降低自身的噪声对信号检测的影响，有助于后续开发采用执行数据采集和驱动任务，实现高精度振动信号检测。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.质量流量测量方法，其特征在于，该方法基于在U型测量管的两个竖直管上对称设置的贴片式加速度计实现；该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的质量流量测量方法，其特征在于，θ0＝K′T，K′为零点漂移变化率，T为温度。
3.根据权利要求1所述的质量流量测量方法，其特征在于，确定U型测量管的固有频率f′的具体过程为：
4.根据权利要求1所述的质量流量测量方法，其特征在于，对两个贴片式加速度计所采集的U型测量管内流体的加速度信号进行频谱分析，获得两个加速度信号间相位差Δθ的实现方式包括：
5.根据权利要求1所述的质量流量测量方法，其特征在于，qm＝kΔθ，k为仪表系数。
6.根据权利要求1所述的质量流量测量方法，其特征在于，由激振系统产生激振，激振系统包括功率放大器和激振器；
7.数字式质量流量计，其特征在于，包括U型测量管、及在其U型测量管的两个竖直管上对称设置的贴片式加速度计、激振系统和处理器；
8.根据权利要求7所述的数字式质量流量计，其特征在于，确定U型测量管的固有频率f′的具体过程为：<...
【技术特征摘要】
1.质量流量测量方法，其特征在于，该方法基于在u型测量管的两个竖直管上对称设置的贴片式加速度计实现；该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的质量流量测量方法，其特征在于，θ0＝k′t，k′为零点漂移变化率，t为温度。
3.根据权利要求1所述的质量流量测量方法，其特征在于，确定u型测量管的固有频率f′的具体过程为：
4.根据权利要求1所述的质量流量测量方法，其特征在于，对两个贴片式加速度计所采集的u型测量管内流体的加速度信号进行频谱分析，获得两个加速度信号间相位差δθ的实现方式包括：
5.根据权利要求1所述的质量流量测量方法，其特征在于，qm＝kδθ，k为仪表系数。
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆英，赵亚磊，许飞，王依诺，高山青，凃程旭，包福兵，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。