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基本信息

作品名称:
基于高频励磁和统计信号处理的浆液型电磁流量计
大类:
科技发明制作A类
小类:
机械与控制
简介:

针对目前国内电磁流量计无法测量浆液流量的难题,本项目提出基于线性电源的高频方波励磁方案,建立浆液信号的近似高斯分布模型,提出基于统计分析与信号重构的浆液信号处理方法,并研制基于DSP的浆液型电磁流量计,实现浆液流量的快速、稳定测量,稳态波动率和动态响应时间优于技术水平先进的日本东芝公司的仪表。该作品拥有自主知识产权,打破了国外技术垄断,已由国内最大的仪表企业--重庆川仪自动化股份有限公司产业化。

详细介绍:

随着节能减排和过程控制的要求,以及电磁流量计自身结构上具有耐磨损,测量管内无节流件等优良特性,它将成为浆液流量测量的重要仪表,广泛应用于石油、化工、冶金和造纸等行业,用于水煤浆、矿浆和纸浆等浆液流量的测量。

国外一些著名公司的仪表可以用于浆液测量,产品垄断了全球市场,价格昂贵。而国内领域则远远落后,行业应用依赖于进口仪表。国产电磁流量计由于励磁频率低、仅采用简单的滤波处理,无法克服浆液噪声的影响,测量结果波动一般大于20%;为了降低波动而进行的大阻尼调节,又导致其动态响应时间长,无法满足工业应用中测量结果稳态波动率小于5%和动态响应时间小于10s的要求。

为此,本作品同时从提高励磁频率和研究信号处理方法两方面寻找解决方案。设计新颖的高频励磁方案,采用线性电源搭建恒流源,并以高压供电,实现高频方波励磁,保证信号零点的稳定;基于大量的实验数据,运用概率分析方法,建立浆液流量信号的统计模型,揭示其本质特征;在此基础上,提出一种基于统计分析与信号重构的浆液流量信号处理方法,去除浆液干扰,获得准确和稳定的测量结果;最终采用DSP芯片TMS320F2812研制浆液型电磁流量计,实时进行励磁控制和信号处理,实现浆液流量的快速、准确的测量,解决国内电磁流量计无法测量浆液流量的难题。

作品通过水流量标定,并与技术水平先进的日本东芝公司的仪表进行了浆液流量测量对比实验。结果表明,本作品水流量测量精度优于0.3%,浆液测量的稳态波动率小于2.5%,动态跟随响应时间小于4s,达到了工业应用的要求,且性能指标优于日本东芝公司产品的指标(稳态波动率小于3%,响应时间小于6s)。

该作品已由国内最大的仪表企业—重庆川仪自动化股份有限公司实施产业化,填补了国内电磁流量计浆液测量技术的空白,有助于打破国外技术的垄断,降低国内市场对进口产品的依赖,应用前景广阔。

获奖情况:

第十二届“挑战杯”作品 三等奖
中国科学院中国科学技术大学科技查新咨询中心于2011年6月8日完成对查新项目组所提供的3个查新点的查新,结论是:未见国内外有相同技术和系统的文献报道。

该作品于2010年获校第12届“斛兵杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。

该作品在2011年第四届“挑战杯”合锻股份安徽省大学生课外学术科技作品竞赛中获得特等奖。

作品视频

作品图片