一种简易校验系统在气固两相流流速测量设备的应用.pdf

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1、第5期陈立军等．一种简易校验系统在气固两相流流速测量设备的应用471一种简易校验系统在气固两相流流速测量设备的应用陈立军杨以光宫永立任娟姜其峰(东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林132012)摘要针对气固两相流流速测量设备在开发和应用时会出现各种问题的情况，利用电脑声卡、Matlab软件和研制的信号接入板设计了电厂风粉两相流流速校验系统，并在某电厂微波法测流量的实验台上进行了应用。结果表明：校验系统经济、便捷、简单可行，能够满足电厂风粉两相流流速校验和故障检测要求。同时校验系统对气固两相流测量设

2、备的检测、维护、校验有广泛的工程实用价值。关键词两相流流速校验系统声卡Matlab中圈分类号TH814文献标识码B文章编号1000—3932(2016)05-0471-04在工业技术飞速发展的背景下，越来越多的仪器设备需要进行检测校验，尤其在工业检测技术方面。功能卓越、性能良好、准确性高、简单实用的采集校验系统会给技术开发、产品应用及设备的检修等带来事半功倍的效果。电厂风粉管道的煤粉流速一直是锅炉有效燃烧的重要技术参数，目前对电厂风粉管道参数测量的方法有很多种，如光脉动法、超声波法及微波法等，这些

3、方法对于风粉速度的测量大多采用互相关法进行检测。互相关法需要采集处理的信号实质上是噪声信号，这为开发应用电厂风粉强相流流速校验系统提供了基础¨’2J。针对这一背景，笔者开发了电厂风粉两相流流速采集校验系统，并在某电厂的微波法一次风管道风粉速度浓度的检测技术实验测试平台进行了应用测试。1流速采集校验系统结构考虑到校验系统应该具有经济、便捷及简单可行等特点，系统采用计算机内置独立声卡、Mat．1ab软件和研制的信号接人板共同构成电厂风粉两相流流速校验系统。1．1计算机声卡声卡作为计算机多媒体的必备软件

4、被广泛使用，其基本工作原理是在声音处理软件的控制下，采集来自话筒或音响设备的音频信号，将模拟量的音频信号转换为数字信号，并将信号处理、加工，压缩后存储口]，其工作原理如图1所示。声卡由A／D转换器、D／A转换器及音频信号处理模块等组成。声卡处理的音频信号范围在0．02—20kHz，最高可达22kHz，这是声卡能应用在互相关法流速测量校验的前提。图1声卡工作原理框图声卡输入接口根据使用功能的不同可分为MICIN麦克风输入端口、LINEIN线性输入接口、M1DI电子乐器及其他控制器端口。系统采用LIN

5、EIN线性输入接口输入，因为信号采集需要通过立体声进行两路同步采集且LINEIN接口动态性能良好。声卡的主要技术参数有采样位数和采样频率，采样位数反映了数字声音信号对输入声音信号的准确程度，有8、16、32位，本系统采用16位；采样频率有固定频率级，常见的采样频率有44．1、48．0kHz，此外还有96kHz，本系统采用96kHz。1．2Matlab软件采集系统Matlab是一款用于算法开发、数据可视化、数据分析和数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。软件提供了强大的数据采集工具箱(DataAc

6、quisitionToolbox)。数据采集工具箱使实验的收稿日期：2016-04-01(修改稿)472化工自动化及仪表第43卷数据分析和可视化操作更容易，并且Matlab数据采集箱接口对于多媒体声卡等硬件内部特性透明，因而通过调用Matlab命令和函数可对声卡等兼容硬件进行访问和控制。被测量的数据不需经过转换可直接进入Matlab进行分析¨’5】。数据采样和数据保存采用工具箱中的wavrecord(N，FS，CH，DTYPE)，其中N为采样点数，由采样频率与采样时间决定；FS为采样频率；CH为采

7、样通道数，系统采用立体声道，因此其值为2；DTYPE为得到数字化的语音数据串位数，设置为double，即16位。为了便于现场数据的采集，对数据采集进行界面设计。界面设计使计算可视化，将杂乱的数据通过图形表示，便于数据分析。Matlab软件的图形用户界面GUI(GraphicalUserInterface)功能可对采集界面进行设计。它的图形命令格式简单，方便设计和人机交互¨1。1．3信号接入板实验数据是从实验设备接人声卡的，因此在两个装置中间需要加入信号接入板。本系统的信号接入板由芯片LF442AC

8、N、隔直电容和电源电压滤波电路组成。加入LF442ACN的目的是保护现场检测设备的信号不受来自声卡方面的干扰。而隔直电容的目的是去除信号中直流成分的干扰。电源电压滤波电路也是为了给芯片提供稳定电压从而避免造成对信号的干扰。接入板中还加人了精密可调电位器，目的是在传输线路中进行阻抗匹配，减少信号在传输过程中的损失。2流速采集校验系统的测试2．1测量结构和原理将笔者设计的流速采集校验系统在某电厂的微波检测设备上进行测试，在电厂现场搭建的微波测量实验台如图2所示。实验台有4对微波探薰D震