一種自動(dòng)校正的大口徑超聲水表及其校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水表技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種自動(dòng)校正的大口徑超聲水表及其校正 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著自來水在全世界范圍內(nèi)的普遍使用，用于計(jì)量用水量的水表是自來水普及過 程中不可缺少的工具。當(dāng)前，大口徑超聲水表在封閉管道中的測(cè)量應(yīng)用正在普及之中。
[0003] 隨著水計(jì)量使用時(shí)間推移，大口徑超聲水表某些參數(shù)會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致其測(cè)量誤 差增加，測(cè)量準(zhǔn)確度下降。如超聲水表測(cè)量管的內(nèi)徑D會(huì)隨水計(jì)量使用時(shí)間推移和供水質(zhì) 量不好發(fā)生結(jié)垢，導(dǎo)致其測(cè)量管內(nèi)徑變小、圓度誤差增大；同時(shí)，由于測(cè)量管內(nèi)壁結(jié)垢也會(huì) 使得管道內(nèi)壁相對(duì)粗糖度數(shù)值發(fā)生顯著改變，影響校正結(jié)果；再則，任何超聲水表都會(huì)有 "時(shí)漂"和"溫漂"現(xiàn)象存在，等等。運(yùn)一切影響因素的疊加，會(huì)使校正合格的超聲水表使用一 段時(shí)間后，示值誤差發(fā)生改變，甚至超出最大允許誤差的范圍。因?yàn)榇蟛糠钟脩舳荚诔Ｓ昧?量值附近的大流量狀態(tài)下用水，因此超聲水表在常用流量值附近的測(cè)量是否準(zhǔn)確可靠就會(huì) 直接影響到供水和用水雙方貿(mào)易結(jié)算的公平性和合理性。因此需要發(fā)明一種方法和裝置， 在超聲水表使用一段時(shí)間后能自動(dòng)對(duì)其測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正，消除因?yàn)樯鲜鲇绊懸蛩卮嬖诙?造成的測(cè)量值超差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種自動(dòng)校正的大口徑超聲水表，該水表 能夠在超聲水表使用一段時(shí)間后能自動(dòng)對(duì)其測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正，消除因?yàn)樯鲜鲇绊懸蛩卮?在而造成的測(cè)量值超差。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得W解決：一種自動(dòng)校正的大 口徑超聲水表，包括測(cè)量管，所述測(cè)量管上對(duì)應(yīng)設(shè)置有一組換能器，所述換能器連接有用于 計(jì)量水流量的第一信號(hào)處理單元，所述測(cè)量管內(nèi)具有流體壓力差發(fā)生機(jī)構(gòu)，在所述流體壓 力差發(fā)生機(jī)構(gòu)處連接有分流式射流水流量傳感器，該分流式射流水流量傳感器連接有用于 計(jì)量水流量的第二信號(hào)處理單元，所述第一信號(hào)處理單元和所述第二信號(hào)處理單元之間通 過比較電路相連接。
[0006] 本發(fā)明在超聲水表中設(shè)置一種長期使用性能十分穩(wěn)定可靠、對(duì)上述影響因素不敏 感、制造成本比較低廉、具有管道自清潔功能、但流量測(cè)量范圍相對(duì)較窄的"分流式射流水 流量傳感器及信號(hào)處理單元"，在常用流量值附近對(duì)超聲水表測(cè)量值進(jìn)行隨時(shí)比對(duì)，并作示 值校正。因?yàn)樯淞魉髁總鞲衅髟诖罅髁繒r(shí)的測(cè)量非?？煽?，因此可W用作自動(dòng)校正裝置 的標(biāo)準(zhǔn)流量傳感器使用，使得換能器及其第一信號(hào)處理單元由于受各影響因素影響導(dǎo)致測(cè) 量結(jié)果發(fā)生誤差時(shí)可W自動(dòng)校正。
[0007] 具體的，上述第一信號(hào)處理單元包括與所述換能器相連接的轉(zhuǎn)換開關(guān)，同時(shí)與所 述轉(zhuǎn)換開關(guān)相連接的發(fā)射電路及接收電路，W及同時(shí)連接所述發(fā)射電路與接收電路的信號(hào) 處理電路，所述信號(hào)處理電路連接比較電路。
[0008]作為優(yōu)選，上述流體壓力差發(fā)生機(jī)構(gòu)為通過縮徑的方式使所述測(cè)量管形成窄縮段 及擴(kuò)大段，在所述窄縮段連接有分流式射流水流量傳感器。本方案利用縮徑產(chǎn)生的流體壓 力差來驅(qū)動(dòng)射流水流量傳感器的測(cè)量工作。
[0009]作為優(yōu)選，上述分流式射流水流量傳感器包括分流式射流水流量傳感器本體W及 高壓區(qū)連接管和低壓區(qū)連接管，所述高壓區(qū)連接管連接所述窄縮段的進(jìn)水端，所述低壓區(qū) 連接管連接所述窄縮段的出水端。
[0010] 本發(fā)明同時(shí)還提供了一種自動(dòng)校正的大口徑超聲水表的校正方法，其包括W下步 驟：a、將所述分流式射流水流量傳感器的流量測(cè)量范圍設(shè)置在常用流量值附近；b、超聲水 表接入供水管道使用時(shí)，所述換能器對(duì)被測(cè)流量進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)測(cè)量到被測(cè)體積流量處于所 述分流式射流水流量傳感器的流量測(cè)量范圍時(shí)，所述換能器在進(jìn)行水計(jì)量的同時(shí)，將測(cè)量 得到的體積流量值與所述分流式射流水流量傳感器同步得到的體積流量值進(jìn)行比較，如果 兩者差異大于設(shè)定值，則對(duì)所述換能器在該流量段的校正值Λ進(jìn)行修正，使所述換能器及 第一信號(hào)處理單元測(cè)量得到的體積流量值與所述分流式射流水流量傳感器測(cè)量得到的體 積流量值相同；C、所述換能器及第一信號(hào)處理單元的測(cè)量特性的校正采用分段關(guān)聯(lián)校正 法，即在常用流量值附近范圍內(nèi)設(shè)置校正系數(shù)Λ，其他流量測(cè)量范圍分別設(shè)置校正系數(shù)每、 4、· ··，且Λ與Α、4、· ··之間均具有相關(guān)性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)量特性發(fā)生變化時(shí)，只要對(duì) Λ作出修正，就可自動(dòng)對(duì)其它校正系數(shù)進(jìn)行修正，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其他流量范圍的測(cè)量結(jié)果的 校正。
[0011] 本方法將分流式射流水流量傳感器作為流量校正標(biāo)準(zhǔn)器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)超聲水表換能 器及第一信號(hào)處理單元測(cè)量的自動(dòng)校正，并通過分段關(guān)聯(lián)校正法實(shí)現(xiàn)了對(duì)全流量范圍內(nèi)的 測(cè)量結(jié)果的校正。當(dāng)然上述校正系數(shù)每、4、· ··需要針對(duì)不同結(jié)構(gòu)的超聲水表通過大量 實(shí)驗(yàn)來確定，找到相互間的關(guān)系。
[0012] 為了取得更好的技術(shù)效果，進(jìn)一步的技術(shù)措施還包括：在接入供水管道使用前，對(duì) 所述分流式射流水流量傳感器的示值進(jìn)行校正，使所述分流式射流水流量傳感器在常用流 量值附近的示值誤差盡量接近于零、測(cè)量重復(fù)性達(dá)到水表最大允許誤差絕對(duì)值的1/5W 內(nèi)。
[0013]作為優(yōu)選，上述第二信號(hào)處理單元在計(jì)算體積流量值時(shí)采用下述公式進(jìn)行計(jì)算：
式中，?/ -與射流振蕩腔體特征尺寸有關(guān)的參數(shù)；51-射流振蕩腔 體進(jìn)水噴射口截面積；斯特勞哈爾（strouhal)數(shù)；/ -射流振蕩腔體內(nèi)流體振蕩頻 率；A、成一分別為射流振蕩腔體調(diào)整系數(shù)和差壓測(cè)量管調(diào)整系數(shù)；從而建立射流計(jì)量振 蕩腔體內(nèi)的振蕩頻率/與被測(cè)流量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過改變第二信號(hào)處理單元對(duì)水流量 的計(jì)算方式，使得分流式射流水流量傳感器適用于本發(fā)明水表的安裝結(jié)構(gòu)。
[0014] 具體的說，上述公式由如下步驟獲得：根據(jù)伯努利流體能量方程，有

又由于是射流水流量傳感器，有
式中，i^Vi、 每κ、^ -分別為流入射流振蕩腔體的分流量、流入差壓測(cè)量管低壓區(qū)的分流量和測(cè)量管 道內(nèi)的總流量；-測(cè)量管內(nèi)高低壓區(qū)的壓力差；片一被測(cè)流體密度。
[0015]本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在超聲水表中設(shè)置一種長期使用 性能十分穩(wěn)定可靠、對(duì)上述影響因素不敏感、制造成本比較低廉、具有管道自清潔功能、但 流量測(cè)量范圍相對(duì)較窄的"分流式射流水流量傳感器及信號(hào)處理單元"，在常用流量值附近 對(duì)超聲水表測(cè)量值進(jìn)行隨時(shí)比對(duì)，并作示值校正。因?yàn)樯淞魉髁總鞲衅髟诖罅髁繒r(shí)的測(cè) 量非?？煽?，因此可W用作自動(dòng)校正裝置的標(biāo)準(zhǔn)流量傳感器使用，使得換能器及其第一信 號(hào)處理單元由于受各影響因素影響導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果發(fā)生誤差時(shí)可W自動(dòng)校正。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為分流式射流水流量傳感器工作原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0018] 實(shí)施例1 :參見圖1和圖2所示，一種自動(dòng)校正的大口徑超聲水表，包括測(cè)量管1， 所述測(cè)量管1上對(duì)應(yīng)設(shè)置有一組換能器2,所述換能器2連接有用于計(jì)量水流量的第一信號(hào) 處理單元，所述測(cè)量管1內(nèi)具有流體壓力差發(fā)生機(jī)構(gòu)，所述流體壓力差發(fā)生機(jī)構(gòu)為通過縮 徑的方式使所述測(cè)量管1形成窄縮段11及擴(kuò)大段12,在所述窄縮段11連接有分流式射流 水流量傳感器3,所述分流式射流水流量傳感器3包括分流式射流水流量傳感器本體31W 及高壓區(qū)連接管32和低壓區(qū)連接管33,所述高壓區(qū)連接管32連接所述窄縮段11的進(jìn)水 端，所述低壓