免费论文：高压型科氏质量流量计的研制

压缩天然气（Compressed Natural Gas, 简称CNG）已成为重要的一次能源，其贸易过程中必须解决的一个关键问题就是精确计量，直接关系到贸易双方的经济利益。目前国内外广泛采用科氏质量流量计（Coriolis Mass Flowmeter, 简称CMF）作为CNG的计量工具。CMF是一种直接质量流量测量的仪表，具有精度高、多参数测量等优点，被广泛应用于工业测量和过程控制领域。用于高压气体流量计量场合，CMF需要解决灵敏度、零点稳定性、耐压强度、压力损失等问题。目前国内相关研究较少，研制的流量计产品难以满足CNG计量要求。本文基于上述背景，从CNG计量的实际需求出发，研究微弯管型的高压型CMF传感器结构、耐压范围、灵敏度及信号解算方法，具体研究内容如下：1. 论文在CMF敏感机理理论分析的基础上，结合CNG应用时气体密度较小、计量过程中流速、压强变化剧烈等特点，设计了CMF微弯管型敏感单元结构；利用有限元分析软件建立了敏感单元数学模型，分别进行了测量管模态分析、谐响应分析，优化了传感器的谐振频率和振动模态；结合科氏效应，分析了科氏力作用下测量管的扭转形变和灵敏度的关系，并确定最佳检测点的位置。2. 针对高压型CMF传感器谐振频率高、输出相位差小的特点，设计了以DSP为解算核心的数字信号处理平台。以FPGA为控制核心，完成传感器信号的整周期采样及IIR数字滤波，为DSP算法提供输入信号。在DSP内部，采用乒乓操作式分块存储计算，实现连续信号的1024点FFT算法，保证系统的解算精度和算法实时性。同时，为了适应CNG加气过程中流量变化剧烈的情况，采用动态阻尼算法，保证测量稳定性的同时，提高系统的响应速度。3. 对高压型CMF进行了开环特性测试、零点稳定性测试、信号源测试、实流标定等系列实验。通过对各功能模块的实验验证和解算结果的分析与标定，验证了系统方案的可行性和有效性。实验结果表明，设计的传感器零点稳定，数字信号解算系统精度高、线性度好，传感器与数字信号解算系统实流动态标定精度较高，相对误差满足±0.2%的设计要求。

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