[发明专利]一种基于涡街传感器的质量流量测量方法

说明书

本发明涉及一种基于涡街传感器的质量流量测量方法，包括下列步骤：通过对气相条件下加速度式涡街探头标定结果的幅值信息进行分析，计算出幅值的均值，拟合出三轴加速度计中Z轴的幅值信号，即升力幅值A_a与气相流速u的曲线图，得到气相条件下的质量流量拟合公式；考虑到在低流量时，测得的加速度幅值信号存在非线性区，即幅值信号A_a与u存在测量下限，导致拟合结果中存在偏置b和u₀，将A_a/ρ与流速u进行公式拟合；得到气相质量流量计算公式。

技术领域

本发明涉及涡街流场测量领域，特别地，涉及一种基于加速度测量的质量流量测量方法。

背景技术

涡街流量计是一种基于卡门涡街原理的速度式流量仪表，因其测量范围宽、可靠性高、压力损失小、 对流体物性变化不敏感等特点而得到了广泛的应用，工业领域中常用到涡街流量计测量流体的体积流量。 但想要直接得到质量流量只能通过质量流量计来测得，无法通过涡街流量计直接获得。传统方法上，如果 想要通过涡街流量计测量质量流量，需要加温度和压力补偿，过程十分复杂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出了一种基于涡街传感器的质量流量计测量方法。本发明的 技术方案如下：

一种基于涡街传感器的质量流量测量方法，包括下列步骤：

(1)通过对气相条件下加速度式涡街探头标定结果的幅值信息进行分析，计算出幅值的均值，拟合 出三轴加速度计中Z轴的幅值信号，即升力幅值A_a与气相流速u的曲线图，得到气相条件下的质量流量 拟合公式；

(2)考虑到在低流量时，测得的加速度幅值信号存在非线性区，即幅值信号A_a与u存在测量下限， 导致拟合结果中存在偏置b和u₀，将A_a/ρ与流速u进行拟合公式如下：

设K_v为体积仪表系数；f为涡街传感器的频率，再根据气相体积流量计算公式

以及气相密度表达式

设S为管道横截面积，得到气相质量流量：

式中，M_g为气体的质量流量，Q_g为气体的体积流量。

附图说明

附图1是正压法音速喷嘴气相流量测量的流向图。

附图2是加速度式涡街探头u-Aa关系图。

附图3是A_a/ρ与u的二次拟合结果。

附图4是质量流量预测结果。

附图中：1：气源(包括空压机、稳压器、阀门)，2：测量管段，3：正压法音速喷嘴气体流量标准装 置。

具体实施方式

如图1，为本实验的正压法音速喷嘴流量标准装置图。该装置由气源1(包括空压机、稳压器、阀门)， 测量管段2，正压法音速喷嘴气体流量标准装置3，各系统之间依靠PLC控制系统调节。气路控制系统主 要是为气相测量及标定实验提供不同压力、温湿度条件下的稳定气源，包含空气压缩机、电动调节阀、涡 街流量计等。本实验中，涡街信号的采样频率设为60k，采样时间为7s。通过对探头的单相测量特性进行 研究，获取幅值及频率信息。这里的探头为加速度式涡街探头，气相涡街测量主要是通过Z轴(涡街升力 方向)完成的。为确保加速度式涡街探头能够精确测量雾状流，首先需要分析其在单相测量中的性能，因此需在正压法音速喷嘴标准装置上进行气相标定实验，并通过标定结果鉴定涡街探头的测量精度与稳定性。