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多电极电磁流量计转换器设计

传感器与微系统 2012年第6期31卷 87-89,93页

作者：赵宇洋张涛 LUCAS G 天津大学电气与自动化工程学院天津市过程检测与控制重点实验室天津300072 哈德斯菲尔德大学计算与工程学院

基于权函数理论设计出一种新颖的多电极电磁流量计,其转换器部分采用VM1微处理器作为处理核心,实现控制磁路系统、信号采集、数据重构以及显示和调节控制等功能。该设计通过测量流场边界处的感应电压,进而重构速度分布并实时显示。实验... 详细信息

基于权函数理论设计出一种新颖的多电极电磁流量计,其转换器部分采用VM1微处理器作为处理核心,实现控制磁路系统、信号采集、数据重构以及显示和调节控制等功能。该设计通过测量流场边界处的感应电压,进而重构速度分布并实时显示。实验证明:该种电磁流量计具有较高的测量精度,并提供可靠的速度重构结果。

关键词：多电极电磁流量计权函数速度分布微处理器

气泡对多电极电磁流量计电流密度影响的数值仿真

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中国科技论文 2015年第8期10卷 971-974页

作者：杜胜雪孔令富李英伟孔维航张世龙燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室河北秦皇岛066004

针对气水两相流动,研究了气泡对多电极电磁流量计电流密度分布的影响。使用量化指标表示电流密度分布均匀程度以及气泡对电流密度分布影响程度,采用有限元方法,对多电极电磁流量计的电流密度进行数值仿真,分析比较气泡大小、形状不同时... 详细信息

针对气水两相流动,研究了气泡对多电极电磁流量计电流密度分布的影响。使用量化指标表示电流密度分布均匀程度以及气泡对电流密度分布影响程度,采用有限元方法,对多电极电磁流量计的电流密度进行数值仿真,分析比较气泡大小、形状不同时电流密度的分布情况。仿真结果为研究电磁流量计应用于气水两相流提供了参考。

关键词：有限元方法多电极电磁流量计气泡电流密度数值仿真

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寻求开发或转让多电极电磁流量计

今日科技 2004年第6期24卷 60-60页

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多对电极电磁流量计传感器电极阵列设计

仪器仪表学报 2003年第4期24卷 335-339页

作者：徐立军王亚乔旭彤徐苓安天津大学电气自动化与能源工程学院天津300072

在多对电极电磁流量计系统中 ,传感器电极阵列的设计影响到整个流量计系统的测量精度。为了得到更高的测量精度 ,在介绍了多电极电磁流量计基本原理的基础上 ,用有限差分法求解了电磁流量计的基本方程 ,并采用弦端压差测量方法研究了不... 详细信息

在多对电极电磁流量计系统中 ,传感器电极阵列的设计影响到整个流量计系统的测量精度。为了得到更高的测量精度 ,在介绍了多电极电磁流量计基本原理的基础上 ,用有限差分法求解了电磁流量计的基本方程 ,并采用弦端压差测量方法研究了不同的电极数目和电极尺寸对平均流速估计的影响 ,以及这两方面及其他物理条件如管道直径、后继转换电路阻抗匹配在电极阵列优化设计中的相互制约关系。

关键词：多电极电磁流量计层析成像有限差分法弦端压差测量方法平均流速传感器电极阵列设计

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基于多电极电磁流量计的流速场重建

自然科学进展 2002年第5期12卷 524-528页

作者：徐立军王亚董峰徐苓安天津大学电气自动化与能源工程学院天津300072

多电极电磁流量计是传统电磁流量计与电磁层析成象技术的结合.利用多电极在多角度下的多个测量值,并应用层析成象技术可得到管道内流速场的重建图像.提出采用基于S-L滤波函数的滤波反投影算法及其简化算法,它可以获得管道内非轴对称流... 详细信息

多电极电磁流量计是传统电磁流量计与电磁层析成象技术的结合.利用多电极在多角度下的多个测量值,并应用层析成象技术可得到管道内流速场的重建图像.提出采用基于S-L滤波函数的滤波反投影算法及其简化算法,它可以获得管道内非轴对称流速场的重建图像.图像重建结果表明该算法明显优于简单反投影算法.同时也证明了该算法对轴对称流型的不可区分性.

关键词：流速场重建多电极电磁流量计层析成像流速廓形重建算法

多电极电磁血液测量系统仿真及速度重构算法研究

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多电极电磁血液测量系统仿真及速度重构算法研究

作者：万东瑜河北科技大学

学位级别：硕士

流体的体积流量是生产生活中需要实时进行检测和控制的常见参数之一,而电磁流量计是一种可以用于测量导电流体的体积流量感应式仪表。流体体积流量中的人体血液流量是诊断心血管疾病的重要指标,全球致死性的疾病里心血管疾病占很大一部... 详细信息

流体的体积流量是生产生活中需要实时进行检测和控制的常见参数之一,而电磁流量计是一种可以用于测量导电流体的体积流量感应式仪表。流体体积流量中的人体血液流量是诊断心血管疾病的重要指标,全球致死性的疾病里心血管疾病占很大一部分,所以本文的重点是研究一种可靠、易于使用、低成本、无创的血流速测量方法。多电极电磁流量计测量技术对粘度、温度、电导率、压力损失和流体速度剖面的对称性都不敏感,并能够实现无创性测量,因此可以实现哺乳动物肢体血管内血液流速的测量。本文基于多电极电磁流量计对多相流的测量方法,实现了人体上肢动静脉血液流速分布的在线测量。多电极电磁血液测量系统通过分布在皮肤上的多个电极测量血液流动的感应电动势,利用速度重构算法计算肢体内动静脉的血流速度分布情况。本文建立COMSOL仿真模型模拟人体肢体结构,利用权函数验证了多电极电磁测量系统理论的可行性。对人体肢体动静脉血液测量的特殊情况,如动静脉位置的特异性、血栓的形成,进行了仿真试验。同时对励磁系统进行优化,以赫姆霍兹线圈、C型线圈为基础,对比不同设计方案对仿真重构的精度影响,提出励磁线圈的优化设计方案;采用有限元分析方法进行COMSOL建模仿真,求取区域权函数,利用MATLAB进行血液速度重构研究。对比6种励磁系统方案的优缺点,结合实际测量需要,实现了励磁系统的优化。最后针对高分辨率的区域划分方式,对速度重构算法进行了研究,通过对比数据处理中的5种矩阵求逆算法,最终确定先进行数据的互相关算法除噪后再进行分块矩阵求逆运算的方法是最适合多电极电磁血液测量系统的。

关键词：多电极电磁流量计励磁系统血流测量速度重构

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电磁流量计相关技术研究

电磁流量计相关技术研究

作者：朱家铃江苏科技大学

学位级别：硕士

传统的电磁流量计不能解决流体非满管以及不对称情况,会导致流体测量过程中流量检测不准确,造成决策失误。为解决上述问题,本文在常规单对电极流量计研究的基础上,针对常规电磁流量计在实际工作过程中存在的流量不均匀不对称的情况,设... 详细信息

传统的电磁流量计不能解决流体非满管以及不对称情况,会导致流体测量过程中流量检测不准确,造成决策失误。为解决上述问题,本文在常规单对电极流量计研究的基础上,针对常规电磁流量计在实际工作过程中存在的流量不均匀不对称的情况,设计了一款多电极电磁流量计。主要研究内容如下:1、本文首先分析了电磁流量计有关理论,根据船用电磁流量计实际需求,对常规流量计进行多电极测量的改进。并且在已有的Shercliff的权函数理论的基础上,进一步对电磁流量计进行多区域的划分,通过理论分析不同电极在各个划分的测量区间电势的具体数值,然后对所划分区域的权函数进行求解。通过数学方法解决权函数问题,证明了多电极区域权重的研究可行性。2、根据前一章的区域权函数理论分析对多电极电磁流量计进行相应的有限元仿真。利用COMSOL仿真软件自带的建模系统,对多电极电磁流量计测量系统进行有三维立体建模。对三维模型中划分区域进行权重分析为深入研究多电极测量问题提供参考。当设定完流动区域和流速后,流体在测量管道内流动时,通过数值模拟和分析,可以获得流体流动引起的感应电动势,以及区域权函数数值。这些模拟数值为下一步的多电极流量计区域重构流速算法问题提供仿真基础。3、在前一章的仿真的基础上,对各个区域所测得的流速进行速度分布重构算法研究,以此来验证区域权函数稳定性和速度重构的可行性。通过分析对比多种速度重构算法后,选择使用改进后的TSVD＿TIK算法作为本文的速度重构算法,该算法是在原有的奇异值分解算法和Tikhonov算法的基础上优化而来的,最后对比速度重构结果,表明本文所选的TSVD＿TIK算法具有一定的优越性。4、本文最后以Altium Designer为设计平台,以TMS320F28335为主控芯片,设计了一个实验室用小型电磁流量计,旨在以后对大型挖泥船电磁流量计测量系统的设计进行实物突破,硬件模块设计主要功能模块包括励磁模块、数字信号与处理模块、人机交互上位机通信模块等。最后借助C语言在CCS编程软件中编写了电磁流量计流量检测程序,最终软硬件结合证明了本次对挖泥船电磁流量计设计的可行性。对大型挖泥船流量检测的研究具有很高的意义和价值。

关键词：多电极电磁流量计有限元分析区域权函数速度重构

一种基于旋转磁场的多电极电磁流量测量方法的研究

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一种基于旋转磁场的多电极电磁流量测量方法的研究

作者：张俊中北大学

学位级别：硕士

电磁流量计经过几十年的发展，已经成为一种成熟的流量测量仪表，被广的应用于工程测量及实验研究中。但是，传统的电磁流量计只能测量轴对称流的平均流速，在非轴对称流情况下，将产生较大的测量误差。流型非轴对称性越严重，误差越大... 详细信息

电磁流量计经过几十年的发展，已经成为一种成熟的流量测量仪表，被广的应用于工程测量及实验研究中。但是，传统的电磁流量计只能测量轴对称流的平均流速，在非轴对称流情况下，将产生较大的测量误差。流型非轴对称性越严重，误差越大。而现代工业过程及实验研究不仅需要测量流体在各种流型下的平均流速，而且希望能够实现在线流速廓形可视化。由此，基于此背景提出了多电极电磁流量计流量测量方法。本文在综述电磁流量计和层析成象技术研究现状及发展趋势的基础上，对多电极电磁流量计进行了较深入的理论分析、数值计算。提出了旋转磁场和多电极相结合的流量测量方法。本文介绍了传统电磁流量计的工作原理，在麦克斯韦方程组的基础上对电磁流量计的测量理论进行了详细的推导，得出了电磁流量计的基本微分方程;针对传统流量计对非对称流型不能够准确测量的缺点，提出了采用旋转磁场和多电极相结合的方法对流量进行测量;通过分析计算多电极电磁流量计的权重函数，定性的证明了多个电极的测量方法可以消除对流型的不敏感性;详细的分析和计算了旋转磁场励磁系统各个电磁参数的计算，以及利用DDS技术产生励磁系统所需要的激励信号，即三相正弦波励磁信号;最后，分析推导了旋转磁场计算过程。通过matlab仿真软件仿真实现了旋转磁场的分布情况，验证了旋转磁场、多电极电磁流量计对流型的不敏感性，本研究为实现非对称流流速测量、流型可视化进行了有益的探索。

关键词：多电极电磁流量计旋转磁场电极阵列层析成像技术

多电极电磁肢体血液流速仿真与流速公布重建研究

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多电极电磁肢体血液流速仿真与流速公布重建研究

作者：姚健河北科技大学

学位级别：硕士

本文在多电极电磁非侵入式测量的基础上,通过测量血液流体边缘产生的感应电动势,实现将多电极电磁流量计(MEF)应用于人体肢体血液速度剖面的测量。心血管疾病如冠状动脉狭窄、冠心病、动脉粥样硬化等已成为严重危害人类健康的重大疾病,... 详细信息

本文在多电极电磁非侵入式测量的基础上,通过测量血液流体边缘产生的感应电动势,实现将多电极电磁流量计(MEF)应用于人体肢体血液速度剖面的测量。心血管疾病如冠状动脉狭窄、冠心病、动脉粥样硬化等已成为严重危害人类健康的重大疾病,其发病率逐年上升;监测血液流速变化可以提前预防和控制此类疾病。因此研究多电极电磁肢体血液流速仿真与流速分布重建具有重大意义。文中采用有限元分析法,利用COMSOL Multiphysics5.3a仿真软件建立多电极肢体血液测量系统的三维模型。对C型线圈励磁系统进行仿真优化,仿真得出肢体截面处的磁感应强度;设置流动区域的速度,仿真得出因血液流动而产生的感应电动势,并求取区域权函数的数值。将血液考虑为非牛顿流体,采用Euler-Euler模型,数值模拟并分析血液层流和RANS湍流的固-液两相流动,为进一步研究肢体血液流速的测量提供了仿真支撑和帮助。人体肢体截面处动静脉的图像重建对于准确求取区域权函数至关重要,将建立在卷积神经网络(CNN)上的深度学习方法应用于多电极电磁流量计的动静脉图像重建中。采用十折交叉验证将大量的仿真数据分为训练集和验证集,网络结构基于LeNet,包含两个卷积层、两个池化层、辍学层和全连接层。图像重建的结果能够反映出动脉、静脉的位置、大小和形状。根据仿真数据,本文发展了截断奇异值分解和Tikhonov相结合的算法(TSVDIK)及分数阶Tikhonov算法(FIK),对16?16维度的病态矩阵进行速度重建。对比其与截断奇异值分解算法和Tikhonov算法的速度重建结果,发展的两种算法标准差小,可用于今后的速度重建工作中。通过分析分数阶Tikhonov算法不同分数阶参数的标准差,得到了最佳的分数阶参数。

关键词：多电极电磁流量计肢体血液流速测量区域权函数速度重建卷积神经网络