一种基于广义回归神经网络的超声波流量传感器系数求解方法.pdf

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1、第28卷第1期传感技术学报Vo1．28No．12015年1月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJan．2015ASolutionMethodofUltrasonicFlowSensorCoeficientBasedonGeneralizedRegressionNeuralNetworkCHENZifing，ZHUXiaoliang(EnergyandEnvironmentInstituteofSoutheastUniversity，Nang210096，Chi

2、na)Abstract：Inordertosolveandimprovethemeasurementaccuracyofuhrasonicflowsensorinunsteadyflowcondi．tions，thegeneralregressionneuralnetworkwasintroducedtoobtaintheflowsensorcoeficient．Andthroughthees—tablishmentoftheflowsensorcoeficientmodelandthetrai

3、ningofinputsamples，moreaccurateflowsensorcoeffi—cientsandhighermeasurementaccuracywereobtained．Sothefeasibilityofthismethodfortheflowmeasurementinnon．idealflowfieldconditionsbyultrasonicflowsensorshadbeenverified．andthepracticalreferencevalueofthisme

4、thodalsohadbeenreflected．Keywords：ultrasonicflowmeter；flowsensorcoeficient；generalizedregressionneuralnetwork；CFDEEACC：7820；7320Wdoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2015．01．011一种基于广义回归神经网络的超声波流量传感器系数求解方法陈子静，朱小良(东南大学能源与环境学院，南京210096)摘要：为了解决和提高不稳定流场条件下的超声波流量传

5、感器的测量精度问题，文章将广义回归神经网络引入到流量传感器系数获取当中，并通过建立流量传感器系数模型和样本输入训练，获得了较为准确的流量传感器系数和较高的测量精度，从而验证了本方法对超声波流量传感器在不稳定流场中进行流量测量的可行性，具有总要的实际应用借鉴价值。关键词：超声波流量计；流量传感器系数；广义回归神经网络；CFD中图分类号：TK313文献标识码：A文章编号：1004-1699(2015)01-0056-06超声波流量计与传统流量计相比，具有不影响直管段长度，管道内流态分布复杂，流量传感

6、器系数流场、无可动部件、无压力损失、测量范围宽、以及在K发生较大的变化，若用于不稳定流场条件下的流量管内湍流充分发展条件下测量精度高等优点，其中测量，如在90。单弯管下游19D处的测量误差可以超最为重要的是可用于大口径管道流量的测量，并能过4％。因此研究一种如何准确得到流量传感器系够保持较高的精度。目前，超声波流量传感器已广数K的求解方法，具有非常重要的工程应用价值。针泛应用到国内外大型电站流量测量中。对这一问题，本文在研究流场对流量传感器系数K影超声波流量传感器测量的是超声波传播途径上响的基础

7、上，采用广义回归神经网络(GRNN)建立模的线平均流速，经计算后，得到截面平均流速，然后得型，利用CFD数据作为网络训练样本以及外推测试到流量，从线平均流速变换为截面平均流速的过程，样本，对流量传感器系数进行预测。称为流量传感器系数修正。现有文献记载的流1超声波流量测量基本方法量传感器系数K大多是在认为管道内湍流流动充分发展的理想情况下通过流体力学公式推导求得或者典型超声波流量测量系统原理如图1所示，在实验标定叫』。然而在实际的工程应用中，由于种种管道的上下游分别布置二只换能器A和B，设流体客观

8、条件的限制，导致无法达到流场充分发展所需的静止时，超声波传播速度为C，先测得顺流时由探头收稿日期：2014—10—11修改日期：2014—11—12第1期陈子静，朱小良：一种基于广义回归神经网络的超声波流量传感器系数求解方法57A发射的超声波到达探头B接收的时间At，再测得通过计算模拟的方法得到了23种不同流体状态下由探头B逆流发射超声波到探头4接收的时问的流速截面，并给出了不同流体状态下流速截面模△：。在水流的作用下，声波沿正向传播时间△￡小型的3种表示形式，如式10所示9]。于逆向传播所经历