[发明专利]一种时差式超声波流量计改进的测量方法

说明书

一种时差式超声波流量计改进的测量方法，通过对现有的时差法进行改进，基于对超声波接收端过零点分析和时差修正，可有效的降低外界干扰多超声波信号的影响，为精确的获取顺、逆流时差提供了一种有效的方法；通过对通过流量计算的修正，使流量计在实际测量中，流体的平均流速无限接近于真实值，极大的提高了时差式超声波流量计的计量精度。

技术领域

本发明属于流体测量技术领域，具体讲就是涉及一种时差式超声波流量计改进的测量方法，能够提高时差式超声波流量计测量精度。

背景技术

目前市场上使用的超声波流量计绝大部分使用时差法进行流量的测量。该方法是利用一对超声波换能器收发超声波，通过测量超声波在流体中顺流和逆流传播时间差来测量流体的流速，再通过流速来计算流量的一种测量方法。该方法具有操作简便、测量精度高、对管径适应性强等优点。但是如附图1所示，采用时差法进行流量测量时，需要超声波在目标流体中进行一次往返的传播。而在实际测量时，目标流体的流速不均匀，以及复杂的外界环境均会影响接收到的超声波信号，使接收到的超声波信号幅值发生波动，从而使得到的时差值有一定的误差，进而影响到流量计算的精确度。

发明内容

本发明的目的就是针对现有的时差式超声波流量计测量流体流量时，由于流体流速不均匀，以及超声波信号幅值容易发生波动导致测量精度不高的技术缺陷，提供一种时差式超声波流量计改进的测量方法，尽量减少减少外界因素对测量参数的影响，提高时差式超声波流量计测量精度。

技术方案

为了实现上述技术目的，本发明设计的一种时差式超声波流量计改进的测量方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：

第一步，寻找换能器接收到的第一个超声波起始点，限制第一个超声波起始点时间，根据所选用的时间数字转换模块发射超声波频率和换能器接收性能，确定换能器接收到的第一个超声波起始点时间。把此时间点减去一个超声波周期和加上一个超声波周期这一段时间作为第一个超声波起始点限制时间段。

第二步，在得到第一个超声波起始点时间后,设定第二、第三起始点分别比第一起始点延后一个和两个超声波周期；

第三步，时间数字转换模块可以设置时基屏蔽窗口，用来屏蔽通道上可接收脉冲中的任意一次,根据第一个超声波起始点的时间限制，计算并设置需要的屏蔽时间；

第四步，向时间数字转换模块发送测量指令，并写入初始值；

第五步，向时间数字转换模块发送顺流测量指令，同时写入顺流测量的三个时基屏蔽窗口时间值，等待三次测量及计算结束后读取测量结果；以相同的步骤获得逆流测量结果；

第六步，测量结果计算，根据测量结果分别计算出超声波顺传播时间tu，逆流传播时间td进而计算出顺、逆流时差Δt；

第七步，时差修正，在对超声波顺、逆流传播时间测量过程中，目标流体的流速不均匀以及复杂的外界环境均会影响接收到的超声波信号，使接收到的超声波信号幅值发生波动，从而使得到的时差值有一定的误差，如果上游、下游测量得到的对应传输时间之间的差值大于一周期，则它们对应的不是同一个峰，需要加上或减掉整周期时间纠正过来；

第八步，流量计算，根据流量计算公式计算出流体的瞬时流速。计算公式如下：

由于液体在管道中的流动速度在管道直径的切面上是沿中心向外发散的，亦即中心的流速高于管壁的流速，所以瞬时流量q需要加一个流速分布修正系数K，那么瞬时流量为：

其中，V为管体内流体的流速，D为管体的内径。