Kokeellinen tutkimus ultraäänikeilan taipumiseen perustuvasta virtausmittauksessa teollisuusdieselmoottorin imuilmakanavassa

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Testeissä virtausmittausmenetelmän toiminta pystyttiin osoittamaan pienimmällä (10 %) kuormalla. Sitä suurimmilla kuormilla todennäköisesti turboahtimesta tullut mittauskaistalle osunut korkeataajuinen ääni, sekä muu moottorin tärinä aiheuttivat niin paljon häiriötä, että virtausta ei pystytty mittaamaan suurimmilla kuormilla. Lisäksi voimakas turbulenssi voi olla yksi syy mittauksen epäonnistumiseen suuremmilla kuormilla. Menetelmää testattiin vastaanotinpuolella kahdella eri anturityypillä, MEMS-anturilla ja pietsokeraamisella anturilla. MEMS-anturi oli laajakaistainen (1-60 kHz) ja pienimassainen (epäherkkä mekaanisille värähtelyille). Toisaalta laajakaistaisuus aiheuttaa sen, että matalilla taajuudella olevat häiriöt (äänet) kytkeytyvät hyvin anturille aiheuttaen epälineaarisuuksien kautta kohinaa ja virhesignaaleita vaiheherkkään mittaukseen. Pietsokeraaminen 60 kHZ:n anturi toimi selvästi paremmin, mutta suuremmilla kuormilla mittaussignaalissa näkyy myös voimakas toinen harmoninen taajuus. Tämä viittaa siihen, että moottorista tullut mekaaninen tai ilman kautta kytkeytynyt ääni herättää resonoivan anturin aiheuttaen näin ollen vaiheinformaation katoamisen erilaisten interferenssien kautta. Vaikka menetelmä ei osoittautunut toimivaksi suurilla kuormilla, kannattaa sitä kehittää edelleen. Toimivuutta voidaan merkittävästi parantaa muuttamalla korttien kiinnitystä imuilmaputken runkoon, antureiden ja mittaustaajuuden optimaalisella valinnalla, sekä mittausalgoritmia ja suodatusta kehittämällä. Lämpötila- paine- ja kosteusmittaus toimivat odotetusti.
Original languageFinnish
PublisherCLEEN Cluster for Energy and Environment
Number of pages14
ISBN (Print)978-952-5947-39-7
Publication statusPublished - 2010
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

Name
PublisherCLEEN Cluster for Energy and Environment
No.D6.6

Keywords

  • ultrasound
  • flow meter
  • MEMS

Cite this

@book{2b27ec08c399477d8ef3e00387aba3bf,
title = "Kokeellinen tutkimus ultra{\"a}{\"a}nikeilan taipumiseen perustuvasta virtausmittauksessa teollisuusdieselmoottorin imuilmakanavassa",
abstract = "Testeiss{\"a} virtausmittausmenetelm{\"a}n toiminta pystyttiin osoittamaan pienimm{\"a}ll{\"a} (10 {\%}) kuormalla. Sit{\"a} suurimmilla kuormilla todenn{\"a}k{\"o}isesti turboahtimesta tullut mittauskaistalle osunut korkeataajuinen {\"a}{\"a}ni, sek{\"a} muu moottorin t{\"a}rin{\"a} aiheuttivat niin paljon h{\"a}iri{\"o}t{\"a}, ett{\"a} virtausta ei pystytty mittaamaan suurimmilla kuormilla. Lis{\"a}ksi voimakas turbulenssi voi olla yksi syy mittauksen ep{\"a}onnistumiseen suuremmilla kuormilla. Menetelm{\"a}{\"a} testattiin vastaanotinpuolella kahdella eri anturityypill{\"a}, MEMS-anturilla ja pietsokeraamisella anturilla. MEMS-anturi oli laajakaistainen (1-60 kHz) ja pienimassainen (ep{\"a}herkk{\"a} mekaanisille v{\"a}r{\"a}htelyille). Toisaalta laajakaistaisuus aiheuttaa sen, ett{\"a} matalilla taajuudella olevat h{\"a}iri{\"o}t ({\"a}{\"a}net) kytkeytyv{\"a}t hyvin anturille aiheuttaen ep{\"a}lineaarisuuksien kautta kohinaa ja virhesignaaleita vaiheherkk{\"a}{\"a}n mittaukseen. Pietsokeraaminen 60 kHZ:n anturi toimi selv{\"a}sti paremmin, mutta suuremmilla kuormilla mittaussignaalissa n{\"a}kyy my{\"o}s voimakas toinen harmoninen taajuus. T{\"a}m{\"a} viittaa siihen, ett{\"a} moottorista tullut mekaaninen tai ilman kautta kytkeytynyt {\"a}{\"a}ni her{\"a}tt{\"a}{\"a} resonoivan anturin aiheuttaen n{\"a}in ollen vaiheinformaation katoamisen erilaisten interferenssien kautta. Vaikka menetelm{\"a} ei osoittautunut toimivaksi suurilla kuormilla, kannattaa sit{\"a} kehitt{\"a}{\"a} edelleen. Toimivuutta voidaan merkitt{\"a}v{\"a}sti parantaa muuttamalla korttien kiinnityst{\"a} imuilmaputken runkoon, antureiden ja mittaustaajuuden optimaalisella valinnalla, sek{\"a} mittausalgoritmia ja suodatusta kehitt{\"a}m{\"a}ll{\"a}. L{\"a}mp{\"o}tila- paine- ja kosteusmittaus toimivat odotetusti.",
keywords = "ultrasound, flow meter, MEMS",
author = "Teuvo Sillanp{\"a}{\"a} and Sami Nyyss{\"o}nen",
note = "Project code: 41984",
year = "2010",
language = "Finnish",
isbn = "978-952-5947-39-7",
publisher = "CLEEN Cluster for Energy and Environment",
number = "D6.6",

}

Kokeellinen tutkimus ultraäänikeilan taipumiseen perustuvasta virtausmittauksessa teollisuusdieselmoottorin imuilmakanavassa. / Sillanpää, Teuvo; Nyyssönen, Sami.

CLEEN Cluster for Energy and Environment, 2010. 14 p.

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Kokeellinen tutkimus ultraäänikeilan taipumiseen perustuvasta virtausmittauksessa teollisuusdieselmoottorin imuilmakanavassa

AU - Sillanpää, Teuvo

AU - Nyyssönen, Sami

N1 - Project code: 41984

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - Testeissä virtausmittausmenetelmän toiminta pystyttiin osoittamaan pienimmällä (10 %) kuormalla. Sitä suurimmilla kuormilla todennäköisesti turboahtimesta tullut mittauskaistalle osunut korkeataajuinen ääni, sekä muu moottorin tärinä aiheuttivat niin paljon häiriötä, että virtausta ei pystytty mittaamaan suurimmilla kuormilla. Lisäksi voimakas turbulenssi voi olla yksi syy mittauksen epäonnistumiseen suuremmilla kuormilla. Menetelmää testattiin vastaanotinpuolella kahdella eri anturityypillä, MEMS-anturilla ja pietsokeraamisella anturilla. MEMS-anturi oli laajakaistainen (1-60 kHz) ja pienimassainen (epäherkkä mekaanisille värähtelyille). Toisaalta laajakaistaisuus aiheuttaa sen, että matalilla taajuudella olevat häiriöt (äänet) kytkeytyvät hyvin anturille aiheuttaen epälineaarisuuksien kautta kohinaa ja virhesignaaleita vaiheherkkään mittaukseen. Pietsokeraaminen 60 kHZ:n anturi toimi selvästi paremmin, mutta suuremmilla kuormilla mittaussignaalissa näkyy myös voimakas toinen harmoninen taajuus. Tämä viittaa siihen, että moottorista tullut mekaaninen tai ilman kautta kytkeytynyt ääni herättää resonoivan anturin aiheuttaen näin ollen vaiheinformaation katoamisen erilaisten interferenssien kautta. Vaikka menetelmä ei osoittautunut toimivaksi suurilla kuormilla, kannattaa sitä kehittää edelleen. Toimivuutta voidaan merkittävästi parantaa muuttamalla korttien kiinnitystä imuilmaputken runkoon, antureiden ja mittaustaajuuden optimaalisella valinnalla, sekä mittausalgoritmia ja suodatusta kehittämällä. Lämpötila- paine- ja kosteusmittaus toimivat odotetusti.

AB - Testeissä virtausmittausmenetelmän toiminta pystyttiin osoittamaan pienimmällä (10 %) kuormalla. Sitä suurimmilla kuormilla todennäköisesti turboahtimesta tullut mittauskaistalle osunut korkeataajuinen ääni, sekä muu moottorin tärinä aiheuttivat niin paljon häiriötä, että virtausta ei pystytty mittaamaan suurimmilla kuormilla. Lisäksi voimakas turbulenssi voi olla yksi syy mittauksen epäonnistumiseen suuremmilla kuormilla. Menetelmää testattiin vastaanotinpuolella kahdella eri anturityypillä, MEMS-anturilla ja pietsokeraamisella anturilla. MEMS-anturi oli laajakaistainen (1-60 kHz) ja pienimassainen (epäherkkä mekaanisille värähtelyille). Toisaalta laajakaistaisuus aiheuttaa sen, että matalilla taajuudella olevat häiriöt (äänet) kytkeytyvät hyvin anturille aiheuttaen epälineaarisuuksien kautta kohinaa ja virhesignaaleita vaiheherkkään mittaukseen. Pietsokeraaminen 60 kHZ:n anturi toimi selvästi paremmin, mutta suuremmilla kuormilla mittaussignaalissa näkyy myös voimakas toinen harmoninen taajuus. Tämä viittaa siihen, että moottorista tullut mekaaninen tai ilman kautta kytkeytynyt ääni herättää resonoivan anturin aiheuttaen näin ollen vaiheinformaation katoamisen erilaisten interferenssien kautta. Vaikka menetelmä ei osoittautunut toimivaksi suurilla kuormilla, kannattaa sitä kehittää edelleen. Toimivuutta voidaan merkittävästi parantaa muuttamalla korttien kiinnitystä imuilmaputken runkoon, antureiden ja mittaustaajuuden optimaalisella valinnalla, sekä mittausalgoritmia ja suodatusta kehittämällä. Lämpötila- paine- ja kosteusmittaus toimivat odotetusti.

KW - ultrasound

KW - flow meter

KW - MEMS

M3 - Report

SN - 978-952-5947-39-7

BT - Kokeellinen tutkimus ultraäänikeilan taipumiseen perustuvasta virtausmittauksessa teollisuusdieselmoottorin imuilmakanavassa

PB - CLEEN Cluster for Energy and Environment

ER -