第1章 绪论 1
1.1国内外研究现状 2
1.1.1高温金属流体测量仪表研究现状 2
1.1.2电磁流量传感器分析方法研究现状 5
1.2现有非绝缘管壁电磁流量传感器分析方法面临的难点及存在的问题 6
1.2.1现有分析方法在理论研究方面的困难 6
1.2.2现有分析方法在实验验证方面的困难 7
1.3研究的主要内容及创新点 8
第2章 电磁流量传感器分析方法研究相关理论基础 11
2.1流量与流量测量 11
2.1.1基本概念 12
2.1.2测量方法及仪表 13
2.1.3流量传感器发展趋势 17
2.2典型绝缘管壁电磁流量传感器基本理论 19
2.2.1基本测量原理 19
2.2.2测量方程及边界条件 20
2.3电磁流量传感器权重函数理论 23
2.3.1权重函数的定义及求解 24
2.3.2权重函数的分布特性及物理意义 26
2.4非绝缘管壁电磁流量传感器现有理论 27
2.4.1非绝缘测量管概念 27
2.4.2非绝缘管壁电磁流量传感器现有分析方法 28
2.5满管条件下管道中流体流速分布规律 30
2.6数值分析方法的相关理论 34
2.6.1有限元分析法 34
2.6.2多物理场耦合分析软件 36
2.6.3计算流体力学研究方法概述 36
2.6.4多核并行计算原理 38
2.6.5控制方程的常用求解方法 39
2.7本章小结 41
第3章 非绝缘管壁电磁流量传感器近似测量方程分析 42
3.1非绝缘管壁电磁流量传感器结构特点 42
3.2对非绝缘管壁电磁流量传感器近似测量方程的讨论 44
3.2.1已有文献的近似测量方程分析 44
3.2.2等效电路模型构建 46
3.3近似测量方程的局限性及权重函数分析的必要性 49
3.4本章小结 50
第4章 电磁流量传感器权重函数研究 51
4.1基于权重场与虚电流密度法的权重函数的计算方法 52
4.2非绝缘管壁电磁流量传感器权重函数研究 56
4.2.1传感器边界条件 56
4.2.2传感器内虚电流密度分布 57
4.3非绝缘管壁电磁流量传感器权重函数仿真分析及特性研究 62
4.3.1仿真算例模型的构建 62
4.3.2管壁厚度与权重函数关系的分析研究 63
4.3.3管壁及流体电导率与权重函数关系的分析研究 66
4.4非绝缘管壁电磁流量传感器权重函数不均匀度研究 69
4.5本章小结 71
第5章 非绝缘管壁电磁流量传感器特性仿真研究 72
5.1管壁厚度与传感器测量特性关系仿真研究 72
5.1.1管壁厚度与传感器输出信号的关系 73
5.1.2管壁厚度与传感器输出信号折算率的关系 75
5.1.3多物理场耦合方法与近似测量方程方法的对比 80
5.2管壁及流体电导率与传感器测量特性关系仿真研究 82
5.2.1电导率与传感器输出信号的关系 82
5.2.2电导率与传感器输出信号折算率的关系 84
5.2.3多物理场耦合方法与近似测量方程方法的对比 89
5.3非绝缘管壁电磁流量传感器制造中的一些问题 90
5.3.1信号引出点位置对称性对输出信号的影响 90
5.3.2信号引出点设计对输出信号的影响 93
5.4本章小结 95
第6章 非绝缘管壁电磁流量传感器及验证实验设计 96
6.1非绝缘管壁电磁流量传感器设计 97
6.2液态金属测量验证实验设计 103
6.2.1被测金属液体选择及励磁设计 103
6.2.2验证实验过程设计 106
6.3水循环系统下的验证实验及传感器设计 107
6.4本章小结 111
第7章 非绝缘管壁电磁流量传感器验证实验及分析 112
7.1液态金属测量验证实验装置及结果分析 113
7.1.1转换器介绍 113
7.1.2实验流程及结果分析 115
7.2水循环系统下的验证实验装置及结果分析 117
7.2.1验证实验装置介绍 117
7.2.2实验结果及分析 137
7.3本章小结 142
第8章 基于数据工程的传感器技术展望 143
8.1工业过程大数据的研究现状 145
8.2基于数据的方法分类 145
8.2.1纯数据方法 145
8.2.2数据与模型相结合的方法 147
8.3基于数据的方法应用 148
8.4过程控制与整定 149
8.5非线性过程预测的研究现状 150
8.5.1理论研究现状 150
8.5.2应用模块分析 151
8.6基于数据工程的电磁流量传感器技术的举例 153
8.6.1节能减排中的应用 153
8.6.2远程流量监测 155
8.6.3层析成像中的应用 157
8.6.4基于大数据的无线远传水情测报 163
8.6.5基于数据挖掘技术的计算流体力学研究 164
8.6.6电磁流量计结构优化中的研究 168
附 录 有限元仿真计算结果 177
参考文献 185
致谢 193