[发明专利]超声波计量仪表的动态计量方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声波流量检测技术领域，特别涉及一种超声波计量仪表的动态计量方法。

背景技术

超声波计量仪表是一种采用全电子式原理进行流体流量检测的仪表，流量计量的精度与信号采样时间间隔，即采样频率（或采样周期）有关，相邻两次信号采样的时间间隔越短，仪表对流体流量变化的的反应越灵敏，相应的在流量突发变化或持续波动条件下计量精度越；然而过高的采样频率会使得仪表的功耗提高，尤其是对于使用电池供电的流量仪表，更需要在计量精度与功耗间寻求平衡。目前，电池供电超声波计量仪表多采用固定采样频率的方式，通过实验确定一个满足计量精度要求的较小的固定采样频率，使仪表功耗降至一个比较低的值，这种方法可以使得仪表在标准工况或实验条件下达到较高的计量精度，然后在实际工况下，其累积运行误差会逐渐增大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低功耗的超声波计量仪表的动态计量方法，保证系统的测量精度。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种超声波计量仪表的动态计量方法，包括如下步骤：

（A）第i次电路采样结束得到采样时差；

（B）根据采样时差以及下列方程得到第i次对应的采样系数：

，式中；

（C）根据第i-1次采样系数和第i次采样系数判断流量突变情况：若流量由低流量区域向高流量区域跳变，则下次采样使用系统预设的最低采样频率进行采样并进入步骤E；若流量由高流量区域向低流量区域跳变，则下次采样使用系统预设的最高采样频率进行采样并进入步骤E；若流量未发生跳变，则直接进入步骤D；

（D）对第（i-m）至第i次采样时差，…，求平均得到采样时差滤波平均值，按下列公式计算第i次采样的偏差百分比f：

若f大于设定阈值f₀，则流量存在波动，提高下次采样时的频率；若f小于等于设定阈值f₀，则流量稳定，降低下次采样时的频率；

（E）按下列公式计算得到第i次采样体积量：

其中k为速度分布系数、L为声道长度、c为超声波在测量介质中的传播速度、S为计量管段特征截面积、为第i次采样周期。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：通过引入采样系数、偏差百分比f这两个参数，使得在计量流量的同时，对系统流量的波动有个直观的测量，并根据这两个参数的大小，对下一次采样频率进行调整，保证系统的测量精度；同时，采样频率时刻调整至较为合理的一个数值，使得系统的能耗在一个合理的范围内，与持续高频采样相比，大大降低了系统功耗。

附图说明

图1是本发明的流程示意图；

图2-图12是本发明设定不同参数后针对不同流量进行实验的曲线图。

具体实施方式

下面结合图1至图12，对本发明做进一步详细叙述。

参阅图1，一种超声波计量仪表的动态计量方法，包括如下步骤：

（A）第i次电路采样结束得到采样时差；

（B）根据采样时差以及下列方程得到第i次对应的采样系数：

，式中；

步骤B中，若需要提高系统对流量突变的响应速度，可增大系数a的数值，提高采样系数的收敛速度；反之若需降低系统对流量突变的响应速度，可减小系数a的数值，降低数组的收敛速度。一般系数a的数值选取在0.8至0.99之间较为合适。

（C）根据第i-1次采样系数和第i次采样系数判断流量突变情况：若流量由低流量区域向高流量区域跳变，则下次采样使用系统预设的最低采样频率进行采样并进入步骤E；若流量由高流量区域向低流量区域跳变，则下次采样使用系统预设的最高采样频率进行采样并进入步骤E；若流量未发生跳变，则直接进入步骤D；

（D）对第（i-m）至第i次采样时差，…，求平均得到采样时差滤波平均值，按下列公式计算第i次采样的偏差百分比f：

若f大于设定阈值f₀，则流量存在波动，提高下次采样时的频率；若f小于等于设定阈值f₀，则流量稳定，降低下次采样时的频率；

（E）按下列公式计算得到第i次采样体积量：

其中k为速度分布系数、L为声道长度、c为超声波在测量介质中的传播速度、S为计量管段特征截面积、为第i次采样周期。