[发明专利]一种提高时差法超声波流量计测量精度的方法

说明书

本发明公开了一种提高时差法超声波流量计测量精度的方法，首先搭建超声波流量计测量电路，设计测量时序，获得超声波在流体中顺流、逆流传播时间；再根据超声波在流体中顺流、逆流传播时间，计算流体温度值；构建包括超声波在流体中顺流传播时间参数、逆流传播时间参数、流体温度参数的流量测量模型，基于所述模型得到超声波流量值。本发明能够大幅提升时差法超声波流量计测量精度和环境适应性。

技术领域

本发明涉及一种提高时差法超声波流量计测量精度的方法，属于超声流量测量领域。

背景技术

时差法是超声波流量计中应用较为广泛的一种流量测量技术，它利用脉冲超声波在流体中顺向与逆向传播时间差对流体流速进行测量，再通过流速获得流量。超声波在介质中的传播速度通常与被测流体介质种类和介质温度有关，同时介质密度与介质温度也相关。因此，采用超声波测量技术进行质量流量测量时会受到有管道内流体介质温度的影响，从而影响流量计测量精度。为克服流体介质温度的影响，传统的方法通常是在超声波流量计外部设置测温点来获取流量计温度，用该温度信息对流量测量结果进行补偿。该方法存在以下问题：(1)需要额外的温度传感器，且所获得的是流体近似温度而并非管道内流体实际温度。(2)对于分体式的超声波流量计(测量电路与超声波流量传感器采用线缆连接)，测量电路上的信号传播延时以及电路温度变化都会对超声传播时间测量带来不利影响，并最终影响流量测量精度。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种提高时差法超声波流量计测量精度的方法，设计测量时序，克服电路延时及其温度变化对超声波传播时间测精度的影响，并将流体温度信息纳入流量测量模型，提升了时差法超声波流量计测量精度和环境适应性。

本发明的技术解决方案是：

一种提高时差法超声波流量计测量精度的方法，包括：

搭建超声波流量计测量电路，设计测量时序，获得超声波在流体中顺流、逆流传播时间；

根据超声波在流体中顺流、逆流传播时间，计算流体温度值；

构建包括超声波在流体中顺流传播时间参数、逆流传播时间参数、流体温度参数的流量测量模型，基于所述模型得到超声波流量值。

优选的，搭建超声波流量计测量电路，所述电路包括微控制器、流量计、第一信号放大器、第二信号放大器、带通滤波器、模数转换器；

流量计具有超声换能器A、超声换能器B，各个换能器的两端各连接一个模拟开关后并联；

微控制器发射脉冲信号经第一信号放大器放大后分别传输至模数转换器、流量计的一端；

流量计的另一端依次连接第二信号放大器、带通滤波器、模数转换器。

优选的，设计的测量时序为：

超声换能器A发射超声波信号后再接收该信号的反射回波，获取信号传播时间t_A-A；

超声换能器A发射超声波信号，超声换能器B接收该信号，获取信号传播时间t_A-B；

超声换能器B发射超声波信号，超声换能器A接收该信号，获取信号传播时间t_B-A；

超声换能器B发射超声波信号后再接收该信号的反射回波，获取信号传播时间t_B-B。

优选的，超声换能器A发射超声波信号后再接收该信号回波的具体方法为：

超声换能器A两侧的模拟开关闭合，超声换能器B两侧的模拟开关打开；

微控制器发射脉冲串，经信号放大后激励超声换能器A发射超声波，同时模数转换器采集经信号放大器放大后的发射信号；