通過尿素機添加車用尿素溶液，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)確計量尿素流量是尿素機計費的核心問題。市場上絕大部分尿素機所用的流量計均為容積式流量計，計量較為準(zhǔn)確，但當(dāng)被測氣體或液體受溫度或壓力影響而改變體積時，易造成較大誤差。對于尿素機而言，在寒冷地區(qū)計量時易受低溫結(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)量流量計能夠提供高精度和直接的質(zhì)量流量測量，其測量準(zhǔn)確且不受溫度與壓力變化影響。為了將科氏質(zhì)量流量計應(yīng)用到尿素機上，首先要解決尿素機加注液體時的信號處理難點。一方面，尿素機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器自動加注，多次的流量切換，給科氏質(zhì)量流量計的動態(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)量流量計安裝在尿素機上，要求科氏質(zhì)量流量計的體積小，因此，制造方選用了微彎管型科氏流量計。它的優(yōu)點是體積小，安裝較為容易，不易殘留雜質(zhì)。但是，對信號處理提出了挑戰(zhàn)。這是因為微彎型科氏質(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算能力的限制，這就需要研究合適的算法，并要求的運算量較少；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，這使得信號處理難度加大。尤其是在尿素機加注末尾階段，微彎型科氏質(zhì)量流量傳感器本來相位差就很小，小流量時的相位差則更小，而較小的相位差由于算法運算時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，在尿素機上應(yīng)用科氏質(zhì)量流量計不僅要求較快的算法跟蹤速度，還要求較高的小流量測量精度。
在啟停測量與需要較快動態(tài)響應(yīng)速度方面，國內(nèi)外學(xué)者做了許多研究。Clark等認(rèn)為流量計的動態(tài)響應(yīng)與機械設(shè)計、驅(qū)動控制以及信號處理等方面有關(guān)，并對一批商用流量計做了動態(tài)響應(yīng)實驗；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，也能達(dá)到較高的精度與較好的重復(fù)性；涂亞慶等對批料流中科氏質(zhì)量流量計動態(tài)響應(yīng)速度進(jìn)行了研究。但是，鮮見科氏質(zhì)量流量計應(yīng)用于尿素機方面的文獻(xiàn)。
為了將科氏質(zhì)量流量計應(yīng)用到尿素加注機上，首先根據(jù)加注過程中的科氏質(zhì)量流量計的輸出信號，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；對比2種工業(yè)領(lǐng)域?qū)嵱眯Ч^好的信號處理方法，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)定試驗和尿素機加注標(biāo)定實驗，驗證方案的有效性與實用性。
