The invention relates to a multi-path pipeline flow velocity measuring device based on acoustic technology and a method thereof, belonging to the technical field of gas flow measurement. The device is composed of a sound source, sound signal sensor M1, test sensor, signal amplifier, data acquisition card and IPC by line connected; the acoustic signal generation device installed in large diameter flow around a section, around N M2 N test sensor are respectively arranged on both sides of the large caliber device in the acoustic channel any cross section; thus forming a plurality of acoustic wave; sound wave generating device has a fixed acoustic frequency, acoustic signals through the sensor, signal amplifier, data acquisition card, sound card transfer to the IPC IPC; two signals are calculated and analyzed. The measurement results obtained. The measuring technique is a non-contact measuring method, which can be used in the harsh environment of high temperature and gas impurities. It is easy to install and simple. It is suitable for all sizes of channels and has high measurement accuracy.
【技术实现步骤摘要】
一种基于声学技术的多路径管道流速测量装置及其方法
本专利技术属于气体流速测量
,特别涉及一种基于声学技术的多路径管道流速测量装置及其方法。
技术介绍
准确地测量气体流速在实际工程应用中有重要的意义,相对于小管径流道,大口径流道由于其管道较大,管内流场相对复杂,流速的准确测量显得更加困难,气体流速的方法有以下几种:1.皮托管、文丘里管:该方法是基于伯努利方程,通过测量流体的动压和静压求得流场单点的平均流速。这是一种传统的接触式测量方式,在长时间的使用过程中,容易发生腐蚀和磨损,使得测量精度下降。同时,皮托管等都是点测量的方式,难以反映整个流场的整体情况,对大口径流道流速测量的精度会更低。2.热线风速仪:其原理是将一根通电加热的细金属丝(俗称热线)置于气流中,热线在气流中的散热量与流速有关,流速变化时,金属丝的温度就会随之改变,从而促使电信号发生变化,这种变化和风速之间具有一一对应的单调关系,从而测得流速。热线风速仪在测混合气体时,容易发生腐蚀而使得热线变细和断裂,因此热线风速仪不适合测量带杂质气体的气体流速;同时,热线风速仪也属于单点测量技术,无法获得大口径风道流场信息。3.粒子图像测速仪:粒子图像测速技术是一种应用于全流场、瞬态、无接触的流体测量技术,但是由于测量系统的复杂以及成本的高昂,目前粒子图像测速仪主要还应用在实验室研究应用中,偏重于微尺度条件下流动机理的测量,实际工程应用相对较少。4.激光多普勒测速仪:利用气体中运动微粒散射光的多普勒频移来获得气体的速度信息,再利用入射光和散射光的相位差与颗粒尺寸呈线性关系,可以同时得到颗粒的粒径信息。但是 ...
【技术保护点】
一种基于声学技术的多路径管道流速测量装置,其特征在于,所述基于声学技术的多路径管道流速测量装置由声源、所述基于声学技术的多路径管道流速测量装置由声源、N个传感器、信号放大器、数据采集卡、工控机由相关线路连接组成;其中声波信号发生装置安装在大口径流道某一截面的四周,每一个声波信号发生装置的声波导管是安装声波信号传感器M1,在声波发生装置两边的大口径流道的任一截面四周分别布置第2‑第n个测试传感器M2‑N;其中n=1,2,3…N,从而形成多条声波路径;声波发生装置先后发出固定频率的声波,声波信号传感器M1将信号传给信号放大器,通过声卡传递给工控机;测试传感器M2‑N得到的声波信号通过采集卡传递给工控机,工控机将两路信号进行计算和分析,得出测量结果。
【技术特征摘要】
1.一种基于声学技术的多路径管道流速测量装置,其特征在于,所述基于声学技术的多路径管道流速测量装置由声源、所述基于声学技术的多路径管道流速测量装置由声源、N个传感器、信号放大器、数据采集卡、工控机由相关线路连接组成;其中声波信号发生装置安装在大口径流道某一截面的四周,每一个声波信号发生装置的声波导管是安装声波信号传感器M1,在声波发生装置两边的大口径流道的任一截面四周分别布置第2-第n个测试传感器M2-N;其中n=1,2,3…N,从而形成多条声波路径;声波发生装置先后发出固定频率的声波,声波信号传感器M1将信号传给信号放大器,通过声卡传递给工控机;测试传感器M2-N得到的声波信号通过采集卡传递给工控机,工控机将两路信号进行计算和分析,得出测量结果。2.根据权利要求1所述基于声学技术的多路径管道流速测量装置,其特征在于,所述N个传感器包含声波信号传感器M1与测试传感器M2-N;测试传感器M2-N根据大口径流道的大小和测量精度要求确定安装的数量;其中N为正整数。3.一种基于声学技术的多路径管道流速测量装置的多路径管道流速方法,其特征在于,包括:1)根据流道结构和尺寸大小选择声波发生装置和声波传感器的布置,合理的布置声波发生装置和声波传感器应该以声波传感器不失真地接收声源信号为前提,进而准确地对流场进行重建;2)基于最小二乘法的速度场重建算法,根据各条路径上有限的声波飞渡时间数据,得出整个流道的二维速度场,最小二乘法能够达到重建的精度要求,具备一定的抗噪声能力;3)声波发生装置采用扫频信号为声源信号,所述扫频信号具有较强的互相关特性,容易获得声波的飞渡时间,选择合适的频段,能够很好地绕开背景噪声的频段,方便进行滤波处理;增加单路径上飞渡时间的长度,调节扫频周期的大小,以使互相关峰值比较明显,得到互相关特性较尖锐的互相关函数,从而保持测量的准确性;其中扫频信号频段选择在2000Hz-8000Hz之间,扫频周期为0.1s;4)应用声波飞渡时间时延估计算法,设声波信号传感器M1与测试传感器M2-N中任一一个之间的距离为S,当声波发生装置发出声波信号后,上述两个传感器之间接收信号的时间差为t,则两个传感器之间的实际声速c为:c=S/t4)传感器接收到的信号的时延值,采...
【专利技术属性】
技术研发人员:沈国清,陈栋,杨杰栋,刘伟龙,张世平,安连锁,
申请(专利权)人:华北电力大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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。