時差式超聲波熱量表流量誤差修正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種時差式超聲波熱量表流量誤差修正方法，首先在全量程流量范圍內(nèi)選定三個基本流量點，基本流量點分別分布于三個區(qū)間內(nèi)，設(shè)置M度水溫下全量程流量范圍的標準補償修正曲線和全量程水溫下不同水溫對基本流量點誤差的標準補償修正曲線；再對上述流量點在M度水溫下進行校準修正，保存其未修正前的流量值、誤差修正補償系數(shù)和校準時的水溫；然后根據(jù)基本流量點校準時的誤差修正補償系數(shù)和水溫，將上述兩條標準補償修正曲線按照區(qū)間分段向上或向下移動，得到該超聲波熱量表的真實補償修正曲線；再根據(jù)兩條真實補償修正曲線得到真實的誤差修正補償系數(shù)。本發(fā)明能保證全量程水溫和全量程流量范圍內(nèi)流量誤差的準確性，提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】時差式超聲波熱量表流量誤差修正方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種時差式超聲波熱量表流量誤差修正方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 時差式超聲波流量測量是超聲波熱量表進行流量測量的常用方法，其原理是應(yīng)用 一對超聲波換能器相向交替（或同時）收發(fā)超聲波，通過觀測超聲波在介質(zhì)中的順流和逆 流傳播時間差來間接測量流體的流速，再通過流速來計算流量的一種間接測量方法，但實 際應(yīng)用中，流量受不同因素的影響，如：聲道長度、超聲波換能器的安裝角度、管段半徑的測 量精度，信號畸變或丟失，超聲波時間差的測量準確度、被測液體的溫度變化等，都會對流 量的測量引入誤差。為了解決這種問題，現(xiàn)有大多數(shù)的方法是引入修正補償系數(shù)，通過此修 正補償系數(shù)對流量進行校準修正補償，從而減小計量誤差。但由于在全量程流量范圍內(nèi)，流 量修正補償系數(shù)是非線性分布的，如果要保證全量程流量范圍內(nèi)的流量誤差的準確性，需 要對很多個流量點進行校準，得到一條較為準確的修正補償曲線，但這種方法在生產(chǎn)時，由 于要校準修正的流量點較多，會導(dǎo)致生產(chǎn)效率非常低。因此大多數(shù)的廠家為了提供生產(chǎn)效 率，在實際生產(chǎn)過程中減少了流量點的校準，導(dǎo)致修正補償曲線與實際的差別很大，不能很 好的保證流量計量誤差在全量程的流量范圍內(nèi)的準確性，同時由于熱量表要求的水溫范圍 寬，相同的流量點在不同的水溫下誤差也不一樣，單條的修正補償曲線已無法保證在全量 程水溫范圍內(nèi)各個流量點的誤差，導(dǎo)致流量點在不同的水溫下流量計量誤差不準確。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種快速有效的時差式超聲波熱量表流量測量誤差修正的 方法。
[0004] 本發(fā)明提供的這種時差式超聲波熱量表流量誤差修正方法，包括如下步驟：
[0005] 步驟一，采用分區(qū)間修正的方式：將全量程流量范圍分為三個區(qū)間，并在全量程流 量范圍內(nèi)選定三個基本流量點，基本流量點分別分布于三個區(qū)間內(nèi)；
[0006] 同時設(shè)置兩條標準補償修正曲線：一條為M度水溫下全量程流量范圍的標準補償 修正曲線，另一條為全量程水溫下不同水溫對基本流量點誤差的標準補償修正曲線；
[0007] 步驟二，對超聲波熱量表的三個基本流量點在M度水溫下進行校準修正，并保存 基本流量點未修正前的流量值、誤差修正補償系數(shù)和校準時的水溫；
[0008] 步驟三，根據(jù)基本流量點校準時的誤差修正補償系數(shù)和水溫，將兩條標準補償修 正曲線按照區(qū)間分段向上或向下移動，得到該超聲波熱量表的真實補償修正曲線；
[0009] 步驟四，根據(jù)兩條真實補償修正曲線得到真實的誤差修正補償系數(shù)，并由此獲取 超聲波熱量表的流量。
[0010] 所述步驟一包括：
[0011] 定義三個基本流量點小流量Qmin、中流量Qa_、常用流量Qqp;定義全量程流量范圍 為[0, QmaJ，其中Qmax為最大流量，且0 < Qmin < Qalqp < Qqp < Qmax;定義全量程水溫范圍為
[Tmin，τ_]，Imin為最低水溫，Imax為最高水溫；
[0012] 定義程序內(nèi)置的全量程流量范圍分區(qū)數(shù)組為D[2] = {Qd l，Qd J，其中：0 < Qmin < Qtu < Q〇.lqP < Qd_2 < Qqp < ，共3個區(qū)間；第1區(qū)間范圍為[0, Qd J，其中：0為下限 值，Qd」為上限值；第2區(qū)間范圍為[Qd」，Qd 2]，其中：Qd」為下限值，Qd 2為上限值，第3區(qū)間 范圍為[Qd_2, QmJ，其中：Qtu為下限值，Qmax為上限值；各區(qū)間對應(yīng)的下限值不在此區(qū)間范 圍內(nèi)，而對應(yīng)的上限值在此區(qū)間范圍內(nèi)，其中小流量Q min在第1區(qū)間，中流量Qa lqp在第2區(qū) 間，常用流量Qtip在第3區(qū)間；
[0013] 定義程序內(nèi)置的M度水溫下的全量程流量范圍內(nèi)的標準補償修正曲線二維數(shù)組 A[m] [2] = {{Qa l，Ka l}，{Qa 2, Ka 2}，……{Qa m，Ka J，其中m為此標準補償修正曲線上分布 的流量點的數(shù)量，Qajl為某流量點的未經(jīng)過修正的原始流量，且〇 < Qel1 < Qa_2 <……< Qa_ m < ;Ka m為某流量點的需要進行修正的系數(shù)；
[0014] 定義程序內(nèi)置的全量程水溫下不同水溫對基本流量點誤差的標準補償修正曲線 -維數(shù)組 B [η] [4] - {{Tb-i，Kb-Lρ Kb-2-i，Kb-3-J，{Tb- 2, Kb丄2, Kb-2-2, Kb-3-2}，…，{Tb-n，K b丄n，Kb-2- η，Kb 3 n}，其中η為此標準補償修正曲線上分布的水溫點的數(shù)量，Tb n為對應(yīng)的水溫，且Tmin < Tbj < Tb 2 <……< Tb n < Tmax ;Kb l n為基本流量點Qmin需要進行修正的系數(shù)，Kb 2 η為基 本流量點Qaiqp需要進行修正的系數(shù)，Kb 3 η為基本流量點Qqp需要進行修正的系數(shù)；
[0015] 定義超聲波熱量表三個基本流量點校準時的校準參數(shù)二維數(shù)組C[3] [3] = {{Q。 min，Kc-min，Tc- min}，{Qc-?. igp，Kc-?. iqp，Tc-?. igp}，{Qc-?，Kc-迎，Tc-' 其中：QC-min 為基本AlL里點小AlL 量Qmin校準時未經(jīng)過修正的原始流量，Kcunin分別為基本流量點小流量Q min校準時需要進行 修正的系數(shù)，Tcunin為基本流量點小流量Qmin校準時需要進行修正的水溫；Q e tl. lqp為基本流量 點中流量Qa lqp校準時未經(jīng)過修正的原始流量，Κ。。lqp為基本流量點中流量Qa lqp校準時需要 進行修正的系數(shù)，Te aiqp為基本流量點中流量Qaiqp校準時需要進行修正的水溫；Qe qp為基 本流量點常用流量點Qqp校準時未經(jīng)過修正的原始流量，Kc^ p為基本流量點常用流量點Qqp 校準時需要進行修正的系數(shù)，Te qp分別為基本流量點常用流量點Qqp校準時需要進行修正的 水溫。
[0016] 所述步驟二包括如下步驟：
[0017] 步驟1，取出本次檢測得到的待修正的原始流量Qs和本次檢測的水溫Tm ;
[0018] 步驟2,根據(jù)所述全量程流量范圍分區(qū)數(shù)組D[2]確認Qs對應(yīng)的分區(qū)編號p ;
[0019] 步驟3,取出三個基本流量點的校準參數(shù)二維數(shù)組C[3] [3]確認P值區(qū)間范圍內(nèi)的 基本流量點的原始流量Qffig,修正系數(shù)Kffig及水溫Τ ?β。
[0020] 所述步驟三包括：
[0021] 根據(jù)所述M度水溫下的全量程流量范圍內(nèi)標準補償修正曲線二維數(shù)組A[m] [2]得 到該Qs對應(yīng)的數(shù)組編號i，根據(jù)此編號i得到對應(yīng)的修正系數(shù)Ka」；
[0022] 根據(jù)所述M度水溫下的全量程流量范圍內(nèi)標準補償修正曲線二維數(shù)組A[m] [2]得 到該Qffig對應(yīng)的數(shù)組編號ii，根據(jù)此編號ii得到對應(yīng)的修正系數(shù)Ka " ;
[0023] 根據(jù)所述全量程水溫下不同水溫對基本流量點誤差的標準補償修正曲線二維數(shù) 組B[n] [4]得到該1^對應(yīng)的數(shù)組編號j，同時根據(jù)p值確認區(qū)間范圍內(nèi)的基本流量點得到 對應(yīng)的修正系數(shù)KbI j ;
[0024] 根據(jù)所述全量程水溫下不同水溫對基本流量點誤差的標準補償修正曲線二維數(shù) 組B[η] [4]得到該Tffig對應(yīng)的數(shù)組編號jj，同時根據(jù)p值確認區(qū)間范圍內(nèi)的基本流量點得 到對應(yīng)的修正系數(shù)Kb p jj。
[0025] 全量程水溫和全量程流量范圍內(nèi)的任意水溫下的任意流量點的誤差修正補償系 數(shù)K為：K= (Ka iXKb p jXKffigV(Ka iiXKbIjj);全量程水溫和全量程流量范圍內(nèi)的任意水 溫下的任意流量點的修正后的流量Q m為：Qm= KXQ原。
[0026] 本發(fā)明在生產(chǎn)時最少只需要對三個基本流量點在某個水溫下進行校準，就能保證 全量程水溫和全量程流量范圍內(nèi)流量誤差的準確性，因而大大地提高了生產(chǎn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明的超聲波流體流量測量示意圖。
[0028] 圖2是本發(fā)明的處理流程圖。

【具體實施方式】
[0029] 如圖1所示，本發(fā)明主要適應(yīng)于時差式超聲波熱量表的流量測量。時差式超聲波 熱量表的流量測量是指：應(yīng)用一對超聲波換能器相向交替（或同時）收發(fā)超聲波，通過觀 測超聲波在介質(zhì)中的順流和逆流傳播時間差來間接測量流體的流速，再通過流速來計算流 量。
[0030] 時差式流量測量方法首先按下列公式獲取相關(guān)時間數(shù)據(jù)。

【權(quán)利要求】
1. 一種時差式超聲波熱量表流量誤差修正方法，包括如下步驟： 步驟一，采用分區(qū)間修正的方式：將全量程流量范圍分為三個區(qū)間，并在全量程流量范 圍內(nèi)選定三個基本流量點，基本流量點分別分布于三個區(qū)間內(nèi)； 同時設(shè)置兩條標準補償修正曲線：一條為M度水溫下全量程流量范圍的標準補償修正 曲線，另一條為全量程水溫下不同水溫對基本流量點誤差的標準補償修正曲線； 步驟二，對超聲波熱量表的三個基本流量點在M度水溫下進行校準修正，并保存基本 流量點未修正前的流量值、誤差修正補償系數(shù)和校準時的水溫； 步驟三，根據(jù)基本流量點校準時的誤差修正補償系數(shù)和水溫，將兩條標準補償修正曲 線按照區(qū)間分段向上或向下移動，得到該超聲波熱量表的真實補償修正曲線； 步驟四，根據(jù)兩條真實補償修正曲線得到真實的誤差修正補償系數(shù)，并由此獲取超聲 波熱量表的流量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的時差式超聲波熱量表流量誤差修正方法，其特征在于，所述 步驟一包括： 定義三個基本流量點小流量Qmin、中流量QaiqP、常用流量QqP ;定義全量程流量范圍為 [〇, Q_]，其中Q_為最大流量，且〇 < Qmin < Qq. lqp < < Q_ ;定義全量程水溫范圍為[Tmin， Tmax]，Tmin為最低水溫，Tmax為最高水溫； 定義程序內(nèi)置的全量程流量范圍分區(qū)數(shù)組為D[2] = {Qd」，Qd 2}，其中：0 < Qmin < Qd」 < Q〇.lqP < Qd_2 < Q? < ，共3個區(qū)間；第1區(qū)間范圍為[〇, Qd J，其中：〇為下限值，Qd」 為上限值；第2區(qū)間范圍為[Qd」，Qd 2]，其中：Qd」為下限值，Qd 2為上限值，第3區(qū)間范圍為 [Qd_2, Q_]，其中成_2為下限值，為上限值;各區(qū)間對應(yīng)的下限值不在此區(qū)間范圍內(nèi)，而 對應(yīng)的上限值在此區(qū)間范圍內(nèi)，其中小流量Qmin在第1區(qū)間，中流量Qa lqp在第2區(qū)間，常用 流量Qqp在第3區(qū)間； 定義程序內(nèi)置的M度水溫下的全量程流量范圍內(nèi)的標準補償修正曲線二維數(shù)組A[m] [2] = {{Qal，Kal}，{Qa 2，Ka 2}，……{〇3 "1，1(￡1111}，其中111為此標準補償修正曲線上分布的流量 點的數(shù)量，Qa_m為某流量點的未經(jīng)過修正的原始流量，且〇 < Qa」< Qa_2 <……< Qa_m < Qmax ; Ka m為某流量點的需要進行修正的系數(shù)； 定義程序內(nèi)置的全量程水溫下不同水溫對基本流量點誤差的標準補償修正曲線二維 數(shù)組 B [n] [4] - {{Tb-!，Kb-l!，Kb-2-!，K b-3-J，{Tb-2, Kb丄2, Kb-2-2, Kb-3-2}，…，{Tb-n，K b-ln，Kb-2-n，K b-3-n}，其中n為此標準補償修正曲線上分布的水溫點的數(shù)量，Tb n為對應(yīng)的水溫，且Tmin < Tb」 < Tb 2 <……< Tb n < Tmax ;Kb」n為基本流量點Qmin需要進行修正的系數(shù)，Kb 2 n為基本流量 點Q〇.lqP需要進行修正的系數(shù)，Kb 3 n為基本流量點Qqp需要進行修正的系數(shù)； 定義超聲波熱量表三個基本流量點校準時的校準參數(shù)二維數(shù)組C[3][3] = min，Tc-min}，{Qc-?. lqp，K。-?. igp，T。-?. iqp}，{Q。-qp，K。-?，T。-迎} }，其中：QC-min 為基本里點小 里 Qmin 校準時未經(jīng)過修正的原始流量，Ke min分別為基本流量點小流量Qmin校準時需要進行修正的 系數(shù)，TVmin為基本流量點小流量Qmin校準時需要進行修正的水溫；0。_〇. lQP為基本流量點中流 量Q〇. lqP校準時未經(jīng)過修正的原始流量，lQP為基本流量點中流量Q〇. lQP校準時需要進行修 正的系數(shù)，為基本流量點中流量Qaiqp校準時需要進行修正的水溫；為基本流量 點常用流量點Qqp校準時未經(jīng)過修正的原始流量，K。^為基本流量點常用流量點校準時 需要進行修正的系數(shù)，Te (lp分別為基本流量點常用流量點校準時需要進行修正的水溫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的時差式超聲波熱量表流量誤差修正方法，其特征在于，所述 步驟二包括如下步驟： 步驟1，取出本次檢測得到的待修正的原始流量(?和本次檢測的水溫; 步驟2,根據(jù)所述全量程流量范圍分區(qū)數(shù)組D[2]確認Qg對應(yīng)的分區(qū)編號p ; 步驟3,取出三個基本流量點的校準參數(shù)二維數(shù)組C[3] [3]確認p值區(qū)間范圍內(nèi)的基本 流量點的原始流量QSg，修正系數(shù)KSIg及水溫T^g。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的時差式超聲波熱量表流量誤差修正方法，其特征在于，所述 步驟三包括： 根據(jù)所述M度水溫下的全量程流量范圍內(nèi)標準補償修正曲線二維數(shù)組A[m] [2]得到該 Qg對應(yīng)的數(shù)組編號i，根據(jù)此編號i得到對應(yīng)的修正系數(shù)Ka^ ; 根據(jù)所述M度水溫下的全量程流量范圍內(nèi)標準補償修正曲線二維數(shù)組A[m] [2]得到該 QSIg對應(yīng)的數(shù)組編號ii，根據(jù)此編號ii得到對應(yīng)的修正系數(shù)Ka n ; 根據(jù)所述全量程水溫下不同水溫對基本流量點誤差的標準補償修正曲線二維數(shù)組 B[n] [4]得到該1?對應(yīng)的數(shù)組編號j，同時根據(jù)p值確認區(qū)間范圍內(nèi)的基本流量點得到對 應(yīng)的修正系數(shù)KbJ) j ; 根據(jù)所述全量程水溫下不同水溫對基本流量點誤差的標準補償修正曲線二維數(shù)組 B[n] [4]得到該1*^對應(yīng)的數(shù)組編號jj，同時根據(jù)p值確認區(qū)間范圍內(nèi)的基本流量點得到 對應(yīng)的修正系數(shù)KbJ) jj。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的時差式超聲波熱量表流量誤差修正方法，其特征在于，全量 程水溫和全量程流量范圍內(nèi)的任意水溫下的任意流量點的誤差修正補償系數(shù)K為：K= (KaiXKbJJXK 基原 )/(KaJiXKb p JJ)； 全量程水溫和全量程流量范圍內(nèi)的任意水溫下的任意流量點的修正后的流量為：Q 測=K X Q原。
【文檔編號】G01F25/00GK104390680SQ201410799305
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月22日
【發(fā)明者】張慧娟, 趙永球 申請人:湖南威銘能源科技有限公司