[发明专利]一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计

权利要求书

1.一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计，其特征在于：包括用于通过煤层气的管体，管体在轴向上依次分为前整流段、测量段、后整流段，其中测量段两对称侧分别各自安装有超声波发射探头、超声波接收探头，每侧的超声波发射探头、超声波接收探头沿管体轴向分布，两侧的超声波发射探头位置对应，两侧的超声波接收探头位置对应，每侧的超声波发射探头分别与对侧的超声波接收探头工作配合构成发射接收组合；

还包括控制器，所述控制器的信号输出端分别与两侧的超声波发射探头控制电连接，控制器的信号输入端分别与两侧的超声波接收探头信号传递电连接，所述控制器控制两侧超声波发射探头分别向对应发射接收组合中的超声波接收探头发出超声波，由控制器获取每个发射接收组合中超声波接收探头接收超声波时产生的信号；

所述控制器根据两个发射接收组合中超声波发射探头和对应配合的超声波接收探头之间连线的夹角，以及每个发射接收组合中超声波发射探头、超声波接收探头之间间距，以及每个发射接收组合中超声波发射探头发射超声波与超声波接收探头接收超声波之间的时间差，结合计算得到的校正系数，进一步计算得到校正后煤层气通过管体时的流量。

2.根据权利要求1所述的一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计，其特征在于：所述管体前整流段的轴向长度大于或等于3倍的管体内径。

3.根据权利要求1所述的一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计，其特征在于：所述管体后整流段的轴向长度大于或等于1.5倍的管体内径。

4.根据权利要求2或3所述的一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计，其特征在于：所述管体测量段的轴向长度小于管体后整流段的轴向长度。

5.根据权利要求1所述的一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计，其特征在于：设一侧的发射接收组合中超声波发射探头为A1、超声波接收探头为B1，另一侧的发射接收组合中超声波发射探头为A2、超声波接收探头为B2，所述控制器中根据公式(1)计算得到通过校正前管体的煤层气的流量，公式(1)如下：

公式(1)中：υ为煤层气流量；

为直线A1-B2和直线B1-A2之间夹角；

L1为A1与B2之间的距离，L2为B1与A2之间的距离，理想情况下L1＝L2，并设理想情况下L1＝L2＝L0；

t_A1-B2为从A1发射超声波开始计时，B2接收到超声波信号时所需的时间；

t_B1-A2为从A2发射超声波开始计时，B1接收到超声波信号时所需的时间。

6.根据权利要求5所述的一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计，其特征在于：所述校正系数包括第一校正系数k_0，A1-B2、第二校正系数k_0,B1-A2、第三校正系数k_1，A1-B2、第四校正系数k_1,B1-A2，其中：

第一校正系数k_0，A1-B2、第二校正系数k_0,B1-A2是考虑先天干扰因素，将流量计置于密封、无风空间中进行测量得到的；设密封、无风空间中进行测量时的温度为T₀、大气压为p₀，则第一校正系数k_0,A1-B2根据公式(2)计算得到：

公式(2)中，t_0,A1-B2为将流量计置于密封、无风空间中进行测量时从A1发射超声波开始计时、B2接收到超声波信号时所需的时间；c₀为声波在温度为T₀、大气压为p₀的空气中的传播速度；

第二校正系数k_0,B1-A2根据公式(3)计算得到：

公式(3)中，t_0,B1-A2为将流量计置于密封、无风空间中进行测量时从B1发射超声波开始计时、A2接收到超声波信号时所需的时间；

第三校正系数k_1，A1-B2、第四校正系数k_1，B1-A2是考虑流量计使用过程中由于热胀冷缩以及气流中粉尘的干扰等导致的后期因素，进行测量和计算得到的；第三校正系数k_1，A1-B2根据公式(4)计算得到：

公式(4)中，t_1,A1-B2为本流量计传感器实际使用过程中测得的，从A1发射超声波开始计时、B2接收到超声波信号时所需的时间；c为超声波在含粉尘气流中的实际传播速度，根据煤层气气流中夹杂的粉尘的浓度x确定；

第四校正系数k_1，B1-A2根据公式(8)计算得到：

公式(8)中，t_1,B1-A2为本流量计传感器实际使用过程中测得的，从A2发射超声波开始计时、B1接收到超声波信号时所需的时间；

将公式(2)、(3)、(4)、(8)分别代入公式(1)，得到校正后煤层气流量计算公式如公式(9)所示：

所述控制器根据公式(9)计算得到校正后煤层气通过管体时的流量。