通過尿素機(jī)添加車用尿素溶液，可與汽車尾氣中的NOx發(fā)生反應(yīng)，生成無污染的N2和H2O，從而達(dá)到柴油車排放要求。準(zhǔn)確計(jì)量尿素流量是尿素機(jī)計(jì)費(fèi)的核心問題。市場(chǎng)上絕大部分尿素機(jī)所用的流量計(jì)均為容積式流量計(jì)，計(jì)量較為準(zhǔn)確，但當(dāng)被測(cè)氣體或液體受溫度或壓力影響而改變體積時(shí)，易造成較大誤差。對(duì)于尿素機(jī)而言，在寒冷地區(qū)計(jì)量時(shí)易受低溫結(jié)晶影響；在溫度變化較大地區(qū)易受熱脹冷縮影響而造成較大誤差。

科氏質(zhì)量流量計(jì)能夠提供高精度和直接的質(zhì)量流量測(cè)量，其測(cè)量準(zhǔn)確且不受溫度與壓力變化影響。為了將科氏質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用到尿素機(jī)上，首先要解決尿素機(jī)加注液體時(shí)的信號(hào)處理難點(diǎn)。一方面，尿素機(jī)是用啟停法加注尿素，由一開始的零流量驟增到最大流量，保持最大流量一段時(shí)間后，由加注人員調(diào)整加注槍減小流量，末尾階段最小流量由機(jī)器自動(dòng)加注，多次的流量切換，給科氏質(zhì)量流量計(jì)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度提出了較高的要求。

另一方面，為了將科氏質(zhì)量流量計(jì)安裝在尿素機(jī)上，要求科氏質(zhì)量流量計(jì)的體積小，因此，制造方選用了微彎管型科氏流量計(jì)。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小，安裝較為容易，不易殘留雜質(zhì)。但是，對(duì)信號(hào)處理提出了挑戰(zhàn)。這是因?yàn)槲澬涂剖腺|(zhì)量流量管的固有頻率高，一般大彎管型科氏質(zhì)量流量管的固有頻率為75～150Hz，國(guó)內(nèi)的微彎型科氏質(zhì)量流量管的固有頻率一般是300Hz左右，而課題組選用的是600多Hz，必須提高采樣頻率。而受科氏質(zhì)量流量變送器芯片運(yùn)算能力的限制，這就需要研究合適的算法，并要求的運(yùn)算量較少；微彎型科氏質(zhì)量流量傳感器輸出的相位差小，一般是大彎管型的1/9，這使得信號(hào)處理難度加大。尤其是在尿素機(jī)加注末尾階段，微彎型科氏質(zhì)量流量傳感器本來相位差就很小，小流量時(shí)的相位差則更小，而較小的相位差由于算法運(yùn)算時(shí)間與算法本身的誤差，相比較于大相位差而言誤差更大。因此，在尿素機(jī)上應(yīng)用科氏質(zhì)量流量計(jì)不僅要求較快的算法跟蹤速度，還要求較高的小流量測(cè)量精度。

在啟停測(cè)量與需要較快動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了許多研究。Clark等認(rèn)為流量計(jì)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與機(jī)械設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)控制以及信號(hào)處理等方面有關(guān)，并對(duì)一批商用流量計(jì)做了動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)；Henry等研制了新型數(shù)字變送器，當(dāng)流量發(fā)生階躍式變化時(shí)，也能達(dá)到較高的精度與較好的重復(fù)性；涂亞慶等對(duì)批料流中科氏質(zhì)量流量計(jì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度進(jìn)行了研究。但是，鮮見科氏質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用于尿素機(jī)方面的文獻(xiàn)。

為了將科氏質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用到尿素加注機(jī)上，首先根據(jù)加注過程中的科氏質(zhì)量流量計(jì)的輸出信號(hào)，建立相位差變化的數(shù)學(xué)模型； 根據(jù)此模型，分析加注過程中的流量變化規(guī)律；對(duì)比2種工業(yè)領(lǐng)域?qū)嵱眯Ч^好的信號(hào)處理方法，選取其中更為適用的算法，并進(jìn)行改進(jìn)；研制微彎型科氏質(zhì)量流量變送器的硬件模塊和軟件。基于以上系統(tǒng)及改進(jìn)后的算法，進(jìn)行水流量標(biāo)定試驗(yàn)和尿素機(jī)加注標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證方案的有效性與實(shí)用性。

審核編輯：湯梓紅