大空间低流速超声法气体流速测量研究

摘要

大空间低流速气体流速的精确测量一直是工业生产领域迫切需要解决的技术难题之一。目前工业上主要的流速测量方法有热线风速仪法、毕托管法等，这些方法都受限于其空间尺寸大、流速低、压差小等特点，而无法保证较高的精度。本文的目的是要设计一套专门针对大空间低流速气体流速的测量装置，围绕该目的开展了以下几个方面的研究工作:
　　(1)针对大空间、低流速这一特点，选择了时差测速法，并根据此方法设计了一套完整的超声波测速系统，并使用该系统在风洞中进行了精度校验，同时探究了几种不同频率的超声波传感器对测速的影响，在该实验中对不同频率的传感器的测速结果进行了误差分析，根据不同的风速范围挑选出了适合频率的超声波传感器。
　　(2)在完成了精度校验后，进一步在复杂环境下（如火电站的煤粉输送管道）对该测速系统的性能进行测试试验，最后通过该实验证明了该超声法测速装置在复杂的环境下也是能够正常运行的，并且也能够达到一定精度的要求。
　　(3)在室外自然风环境下，进一步对该超声测速系统的性能进行评估试验，结果表明:该超声测速系统能够实现大空间内低流速的精确测量。在自然风速大于2m/s时，该测速系统测量的结果和热线风速仪的测量值比较吻合;而在对超低风速（小于2m/s）测量时，由于热线风速仪本身测量的误差，导致该测速系统测量的结果和热线风速仪的测量值之间的偏差较大。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．1．1 目前工业E主要的流量计

1．1．2 已有的大空间低流速气体流速的澍It方法

1．2 超声法的研究现状

1．2．1 超声波的特性

1．2．2 超声波测量气体流速技术的发展

1．2．3 超声波测速的方法

1．3 本文主要研究内容

2 时差法超声波测速系统设计

2．1 时差法超声测速原理

2．2 超声波测速装置

2．3 流速测量的精确性

2．3．1 影响流速测量准确性的因素

2．3．2 顺逆流时间差ΔT的误差分析

2．3．3 提高测量精度的措施

2．4 超声波测速设备的选型

2．4．1 超声波传感器

2．4．2 10M数据采样仪

2．4．3 驱动信号源

2．4．4 驱动信号放大器

2．4．5 工控机

2．5 时差法超声波测速的设计计算

2．5．1 系统的设计计算

2．5．2 基于风洞试验两接收端传感器间距L的设计

2．5．3 超声波传感器的空间布置方式

2．6 本章小结

3 时差法超声测速系统在风洞实验下的精度校验

3．1 风洞条件下实验系统

3．1．1 整个测量系统的搭建

3．1．2 实验台的搭建

3．1．3 试验步骤

3．2 风洞条件下实验结果

3．3 风洞条件下实验结果的分析

3．3．1 风洞实验结果的误差分析

3．3．2 实验结果产生误差的原因分析

3．4 本章小结

4 超声测速系统在复杂环境下的性能评估

4．1 国电宝鸡二电厂#4机组概况

4．2 现场试验

4．2．1 系统硬件的介绍

4．2．2 系统硬件的工作流程

4．2．3 系统的软件开发

4．2．4 各台磨煤机一次风速试验

4．3 试验结果分析

4．4 本章小结

5 超声测速系统在自然风条件下的性能评估

5．1 自然风条件下实验系统

5．1．1 实验系统的搭建

5．1．2 实验步骤

5．2 自然风条件下实验结果

5．3 自然风条件下实验结果分析

5．3．1 实验结果的'误差分析

5．3．2 产生误差的原因分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献