超声波流量测量中流速计算方法的对比

超声波流量计(UFM,Ultrasonic Flow Meter)通过测量管路中顺流和逆流方向的超声波传播时间变化计算流速,因此超声波传播时间的准确测量对流量计的精度影响至关重要.对超声波流量计的测量方法进行研究,从环境温度的变化、时间测量的准确性、不确定度的计算3个方面,对比超声波传播时间差法和频率差法对流量测量精度的影响.通过超声波流量测量实验,验证了在流量计未校准的情况下,与频率差法相比,时间差法的测量精度更高,且其校准系数曲线的线性度更好,校准后可在全流量范围内获得更高的测量精度.     

涡轮流量计校准不确定度的评定

根据测量不确定度的原理,详细分析了涡轮流量计的校准不确定度,推导出它的计算公式,并且结合具体的流量校准装置进行了简化和计算举例。     

小管径高精度超声波流量计设计

航天器推进剂在轨剩余量测量一直是航天器在轨管理所面临的一个难题.提出采用超声波流量计测量推进剂在轨剩余量的方法,并给出了超声波流量计的设计方案.设计的新型超声波流量计结构,通过改变超声换能器的安装方式,从而延长了超声波传播路径,减少了传播过程中超声波的衰减.通过以单片机和FPGA为主控制器、以高精度时间测量芯片作为数据采集模块的流量计软硬件系统实现了超声波流量计对液体流量的高精度测量.通过恒速测试、交变流速测试和总量测试表明,该系统测量精度达到了0.5%,可满足目前航天器推进系统推进剂剩余量的在轨测量要求.     

超声波流量计在航天器推进系统中的应用分析

超声波流量计作为一种先进的流量计量仪器已经在工业上得到广泛的应用,其高精度、易安装、不受环境因素影响等特性为航天器在轨推进剂计量带来了新的思路.超声波的反射特性使得该装置也可作为推进剂管路内流体状态的监测及故障诊断的有力工具.简介了超声波流量计的原理及发展,分析了该装置对航天器推进系统的计量及检测的适用性,并针对该项技术在中国航天器推进系统中的应用提出了具体建议.     

氙气质量流量计校准装置测量不确定度评定

通过建立氙气质量流量计校准的测量模型,分析了测量不确定度分量,最后合成了氙气质量流量计校准装置的相对合成标准不确定度,并对评定结果进行了分析讨论。     

多介质气体微小流量标准装置设计探讨

介绍了气体流量计量发展的特点及需求,提出建立一套多介质气体微小流量标准装置。结合实际装置指标需求,比较分析了常用气体流量标准原理特点,确定采用了PVTt法原理,根据设计指标需求及原理提出了多介质气体微小流量装置整体初步设计方案,并进行了测量不确定度分析。     

多介质气体微小流量标准装置设计探讨CSCD

介绍了气体流量计量发展的特点及需求,提出建立一套多介质气体微小流量标准装置。结合实际装置指标需求,比较分析了常用气体流量标准原理特点,确定采用了PVTt法原理,根据设计指标需求及原理提出了多介质气体微小流量装置整体初步设计方案,并进行了测量不确定度分析。     

光栅式传动链误差测量系统的不确定度分析

为了进一步改善传动链误差测量系统的性能，以谐波减速器为被测对象，通过推导测量系统不确定度评定的一般方法，找出了测量系统的各个不确定度分量；通过分析系统中A类和B类不确定度，阐述了各个不确定度分量对整个测试系统的影响，提出了减少不确定度的相关措施，为优化传动误差测量系统的测量提供了指导。     

小管径超声波流量计去噪方法

超声波流量计中存在各种噪声,直接影响流量测量的精度。文章首先分析了小管径超声波流量计中噪声的来源,从实时性的角度出发,提出了一种直接对测量时间差进行去噪的方法,避免了对原始超声波信号进行采样、分析带来的实时性差的问题。针对随机噪声和声学噪声引起的时间差数据中的误差,以硬阈值小波滤波作为第一级滤波、中值加均值滤波为第二级滤波进行处理。通过流量测量实验,验证了去噪方法的有效性,结果表明,去噪后流量计的瞬时测量误差小于1%。     

氦气流量校准装置的研究

简要分析了氦气流量校准装置的工作原理和结构，对系统的软、硬件及校准流程进行了讨论，提出并详细阐述了其计量容积的标定技术和计算方法，并在主标准器的结构设计上提出了新的思路，使装置的流量测量扩展不确定度可达0．03％（k=2）。     

正压式pVTt法气体流量标准装置不确定度评定

简要介绍了正压式pVTt法气体流量标准装置的设计原理,并重点对其流量测量过程中的主要影响因素进行了分析,给出了影响因素所引入的标准不确定度的评定方法和评定过程,并对扩展不确定度的评定结果进行了比对分析。     

Coriolis质量流量传感器内部耦合振动

谐振式科里奥利质量流量计(CMF),依靠测量管路工作在谐振状态产生的科氏力效应实现流体流量的测量.实际的谐振式科里奥利质量流量计工作过程中,普遍存在传感器的外部和内部耦合振动现象,直接影响流量计的稳定性和测量精度.对传感器的外部耦合振动问题,通过增加测量管路直管段、增强传感器固定刚度等措施已得到较好解决;传感器内部耦合振动问题目前尚无完善的理论指导和技术解决方案.结合CMF传感器的工作机理,利用激光测振仪对存在内部耦合振动问题和无内部耦合振动问题的CMF对比测试,进一步证实了传感器内部耦合振动对测量精度的影响,揭示了内部耦合振动对测量管振动的影响相当于在测量管的主振动上叠加了一个附加分量,导致测量管上的2个拾振点产生附加的振动相位差,并且对于一个特定的传感器,该附加分量的量值基本固定,而科氏力对测量管振动的作用随被测流量的增加而增强,故随着被测流量的增加,耦合振动的影响相对减小,引起的流量测量误差随之减小.      

气体微流量标准装置

介绍了气体微流量标准装置的工作原理，并对其测量不确定度进行了分析与验证。测试结果表明：流量的校准范围为１７．１～１．２２×１０￣（－５）ＰａＬ／ｓ，不确定度为２％。     

在轨加注用超声波流量计的设计与试验

针对航天器在轨加注对推进剂流量的精确测量要求,研制了在轨加注用超声波流量计。在对传播时间法研究的基础上,提出流量计管路布局的设计要求,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)的方法模拟4种不同管路布局(直角型、45°锐角型、直线型和圆弧型)对流体速度分布的影响,对比得到了优化的管路布局。信号处理电路使用斩波稳定比较器,通过阈值比较法,保证了传播时间的测量精度。流量计经标定后,在量程（0～150g/s）范围内可达到0.1%的测量精度。为了验证在轨加注过程中流量计的作用,在地面环境下进行了在轨加注地面模拟试验,试验表明超声波流量计在推进剂在轨加注中使用是可行的和必要的。     

恒压式气体微流量计的测控系统研制

恒压式气体微流量计的测控系统是在工控机控制下 ,采用电容薄膜规、光电编码器、铂电阻温度计等高精度传感器测量出变容室内气体的压力、体积变化率、温度等参量 ;采用两种恒压控制模式 ,在流量测量的动态过程中将变容室内气体的压力波动控制在± 0 0 1%之内 ;工作软件具有虚拟仪器界面 ,操作方便 ,实现了对流量计的计算机自动化控制和管理。恒压式气体微流量计能够提供 (3 96× 10 -4～ 3 6 4× 10 -8)Pa·m3 /s范围内的气体微流量。在 10 -8Pa·m3 /s范围内的相对合成标准不确定度为 1% ,在 (1× 10 -7～ 1× 10 -4)Pa·m3 /s范围内的相对合成标准不确定度为 0 7%。     

基于双镜反射法的亚角秒级小角度测量

针对工程应用中对静态或低频动态微小角度的高精度测量需求，基于双平面镜多次反射增大光线反射角的方法构建了一种二维偏转角度测量装置。分析了双镜反射法的计算原理，提出了一种评价测角不确定度的方法，进行了光路仿真和实测数据的比对，结果表明：利用该方法的测角装置可实现优于0.1″的测角精度，且测量结果稳定可靠，适用于静态或低频动态微小角度的精确测量。     

高精度细丝直径测量系统的不确定度

详尽分析了ＶＤＭ—Ｉ型高精度细丝直径测量系统中影响测量不确定度的各种因素，将其分为Ａ类和Ｂ类评定的不确定度分别讨论，最终将其合成，得到该系统的标准不确定度。     

高精度细丝直径测量系统的不确定度

详尽分析了ＶＤＭ—Ｉ型高精度细丝直径测量系统中影响测量不确定度的各种因素，将其分为Ａ类和Ｂ类评定的不确定度分别讨论，最终将其合成，得到该系统的标准不确定度。     

基于单直角电桥的交流电阻校准装置测量不确定度评定

本文基于单直角电桥原理，以数字式直角电桥源作为双路正交电压信号输出，搭建了交流电阻校准装置，利用单直角电桥的平衡方程，计算出待测交流电阻的阻值作为校准值。在频率1.591 55kHz、幅值有效值1V下，以标准电容100nF、交流电阻1kΩ为测试点，对交流电阻校准装置的测量不确定度进行了评定：建立了基于单直角电桥原理的被校交流电阻的数学模型，分析了测量不确定度的来源，并计算了交流电阻标准不确定度的各个分量。最后根据测量不确定度传播公式对其进行合成，计算得到合成标准不确定度，并通过扩展不确定度得到整个交流电阻校准装置的校准结果。     

基于单直角电桥的交流电阻校准装置测量不确定度评定

本文基于单直角电桥原理，以数字式直角电桥源作为双路正交电压信号输出，搭建了交流电阻校准装置，利用单直角电桥的平衡方程，计算出待测交流电阻的阻值作为校准值。在频率1.591 55kHz、幅值有效值1V下，以标准电容100nF、交流电阻1kΩ为测试点，对交流电阻校准装置的测量不确定度进行了评定：建立了基于单直角电桥原理的被校交流电阻的数学模型，分析了测量不确定度的来源，并计算了交流电阻标准不确定度的各个分量。最后根据测量不确定度传播公式对其进行合成，计算得到合成标准不确定度，并通过扩展不确定度得到整个交流电阻校准装置的校准结果。