CN103048026A - 一种多项流质量流量计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多项流质量流量计，包括有设置于管道路径上且相距为L的两个物体密度探测器，与两个物体密度探测器连接的质量流量计算机处理系统用质量流量计算机处理系统即可得到物体的即时质量流量和流经管道的物体总质量。本发明主要解决了求取不规则物体移动时的质量流量问题，特别是能解决多项流物体在密闭管道内的物体流动质量流量求取问题。本发明使用效果不受限于物体自身的形态、物体所处的空间形状和环境因素的限制。应用范围广，解决了大部分不规则物体的质量流量测量和多项流物体在密闭管道和其它特殊环境下的质量流量测量问题。
Description
技术领域
本发明涉及测量测量在密闭管道内运动物体的质量流量领域，具体是一种多项流质量流量计。
背景技术
随着工业的发展，人们需要掌握所有物体在不同环境和不同形态下的质量流量和流过物体的总质量。现有的物体质量二项流（或多项流）的流量测量方法多是采用科氏原理工作的质量流量计，其缺点是流量的精度易受环境震动的影响、易受物体粘度粘连的影响、制造精度要求高和价格昂贵等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多项流质量流量计，利用两个相距为L距离的观测点上所得到的两密度即时信号，用质量流量计算机处理系统即可得到物体的即时质量流量和流过观测点的总质量。
本发明的技术方案为：
一种多项流质量流量计，其特征在于：包括有设置于管道路径上且相距为L的两个物体密度探测器，与两个物体密度探测器连接的质量流量计算机处理系统；所述的两个物体密度探测器分别将采集到物体的即时密度p（t）传输给质量流量计算机处理系统，质量流量计算机处理系统根据公式（1）计算得到物体移动的即时速度V（t）：
V（t）=L/（M1（t2）- M2（t1）） （1），
其中，M1（t2）、M2（t1）分别为两个物体密度探测器采集的物体密度最大密度相关系数对应的时间坐标点；
质量流量计算机处理系统再根据公式（2）计算出流动物体的瞬时质量流量q(t)：
q(t)=p（t）*V（t） （2）；
质量流量计算机处理系统最后根据公式（3）计算出流经管道的物体总质量MQ,即等于物体的即时流量与时间的积分：
2、根据权利要求1所述的多项流质量流量计，其特征在于：所述的物体的即时密度p（t）为p（t）= p1（t）；或p（t）= p2（t）；或p（t）= A*p1（t）+B*p2（t）；其中，A、B是因子系数，p1（t）为前端物体密度探测器采集到的物体即时密度，p2（t）为后端物体密度探测器采集到的物体即时密度。
所述的物体移动的即时速度V（t）的计算步骤具体为：
（1）、两个物体密度探测器分别采集到的物体二维密度-时间数据组传输给质量流量计算机处理系统；
（2）、求取相关系数的方法：
首先从前端物体密度探测器的样品采集序列中提取一假设延时时间点，假定为t(m)，m为当前采集时刻的前m个序列，后端物体密度探测器的取值点从t时刻开始，这时计算出两物体密度探测器采集的二维密度-时间数据组的一个密度相关系数；
同样方法，改变m值，得出一组两物体密度探测器采集的二维密度-时间数据组的一组密度相关系数；
从得出的一组两物体密度探测器采集的二维密度-时间数据组的一组密度相关系数中找出具有最大特征相关系数的点，这个点即为最大密度相关系数下所对应的两密度区域的几何中心点；即见图2、图3，假设前端物体密度探测器的取值点从t+Tc时刻开始，见图4、图5，后端物体密度探测器的取值点从t时刻开始，这时两物体密度探测器采集的二维密度-时间数据组的密度相关系数最大；如果前端物体密度探测器的取值点提前或迟后t+Tc时刻，则得到的相关系数均会变小，且偏离越远相关系数会越小；
（3）、质量流量计算机处理系统计算找出两最大密度相关系数下所对应的两密度区域的几何中心点，再从两二维密度-时间数据组求出两几何中心点所对应的时间值，两个时间值分别为M1（t1）和M2（t2）；
（4）、用两个物体密度探测器的间隔距离L除于两物体块密度集合中心点对应的时间值之差，即为物体移动的即时速度V（t）=L/（M1（t2）- M2（t1））。
所述的质量流量计算机处理系统包括有中央微处理器，分别与中央处理器连接的采样同步信号时钟发生器、通讯控制器、密度信号采样输入端，以及与通讯控制器连接的通讯输出端口；所述的两个物体密度探测器分别通过密度信号采样输入端与中央微处理器的密度信号采样转换器连接，所述的两个物体密度探测器在采样同步信号时钟发生器的同步下，同步采样两监测点的物体密度，密度信号采样转换器将采集到的物体的即时密度p（t）传输给中央处理器的物体流动速度计算器和物体质量流量计算器，物体流动速度计算器计算得到物体移动的即时速度V（t），物体质量流量计算器根据物体流动速度计算器计算得到物体移动的即时速度V（t）和物体的即时密度p（t）计算得到流动物体的瞬时质量流量q(t)，并根据流动物体的瞬时质量流量q(t)与时间的积分得到流经管道的物体总质量MQ，中央处理器再将流动物体的瞬时质量流量q(t)和流经管道的物体总质量MQ通过通讯控制器驱动，由信号输出端口输出。
所述的物体的流向从前端物体密度探测器流向后端物体密度探测器，或是从后端物体密度探测器流向前端物体密度探测器，质量流量计算机处理系统判断物体的流动方向的具体步骤为：首先假设物体的流动方向是前端物体密度探测器流向后端物体密度探测器，质量流量计算机处理系统根据采集的二维密度-时间数据组计算物体的密度相关系数，在求得的众多密度相关系数内，找到密度相关系数的值大于符合判定物体移动速度的值域，且得出的其它相关值变化规律正常，则判断物体流动方向是前端物体密度探测器流向后端物体密度探测器；反之，假设物体的流向从后端物体密度探测器流向前端物体密度探测器，然后按上述步骤进行密度相关系数计算，如果求得的密度相关系数序列符合假定的方向，则判定物体的流动方向是从后端物体密度探测器流向前端物体密度探测器。
所述的两个物体密度探测器采用核辐射原理实现密度探测，所述的两个物体密度探测器分别接受两个核辐射放射源的核辐射信号或共同接受一个核辐射放射源的核辐射信号。
所述的中央处理器包括有非易失性存储器，中央处理器的非易失性存储器用于存储两个物体密度探测器采集到的物体密度历史信号和物体流动的质量总流量历史信号。
所述的两个物体密度探测器均包括有相互连接的密度传感器信号输出端口和信号探测室，所述的信号探测室接受核辐射放射源的核辐射信号，所述的密度传感器信号输出端口与密度信号采样输入端连接。
本发明的优点：
本发明根据相距为L距离的两个物体密度探测器来传感移动物体的密度，用数据处理方法即可得到多项流物体的即时流量和通过总质量。本发明主要解决了求取不规则物体移动时的质量流量问题，特别是能解决多项流物体在密闭管道内的物体流动质量流量求取问题。本发明使用效果不受限于物体自身的形态、物体所处的空间形状和环境因素的限制。应用范围广，解决了大部分不规则物体的质量流量测量和多项流物体在密闭管道和其它特殊环境下的质量流量测量问题。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
图2是本发明前端物体密度探测器采集的二维密度-时间的空间图。
图3是本发明前端物体密度探测器采集的二维密度-时间的数据曲线图。
图4是本发明后端物体密度探测器采集的二维密度-时间的空间图。
图5是本发明后端物体密度探测器采集的二维密度-时间的数据曲线图。
图6是本发明利用二个核放射源实现多项质量流量测量的原理示意图。
图7是本发明利用一个核放射源实现多项质量流量测量的原理示意图。
具体实施方式
一种多项流质量流量计，包括有设置于管道路径1上且相距为L的两个物体密度探测器2,3，与两个物体密度探测器连接的质量流量计算机处理系统4；质量流量计算机处理系统4包括有中央微处理器400，分别与中央处理400连接的采样同步信号时钟发生器409、通讯控制器408、密度信号采样输入端401,402，以及与通讯控制器408连接的通讯输出端口410；两个物体密度探测器2,3分别通过密度信号采样输入端401，402与中央微处理器4的密度信号采样转换器403,404连接，两个物体密度探测器2,3在采样同步信号时钟发生器409的同步下，同步采样两监测点的物体密度p(t)，密度信号采样转换器403,404将采集到的物体的即时密度p（t）传输给中央处理器的物体流动速度计算器405和物体质量流量计算器406，物体流动速度计算器405根据公式（1）计算得到物体移动的即时速度V（t）：
V（t）=L/（M1（t2）- M2（t1）） （1），
其中，M1（t2）、M2（t1）分别为两个物体密度探测器采集的物体密度最大密度相关系数对应的时间坐标点；
物体质量流量计算器406按公式（2）根据物体流动速度计算器405计算得到物体移动的即时速度V（t）和物体的即时密度p（t）计算得到流动物体的瞬时质量流量q(t)：
q(t)=p（t）*V（t） （2）；
物体质量流量计算器406按公式（3）根据流动物体的瞬时质量流量q(t)与时间的积分得到流经管道的物体总质量MQ：
中央处理器400再将流动物体的瞬时质量流量q(t)和流经管道的物体总质量MQ通过通讯控制器408驱动，由通讯输出端口410输出。
其中，物体的即时密度p（t）为p（t）= p1（t）；或p（t）= p2（t）；或p（t）= A*p1（t）+B*p2（t）；其中，A、B是因子系数，p1（t）为前端物体密度探测器采集到的物体即时密度，p2（t）为后端物体密度探测器采集到的物体即时密度。
物体移动的即时速度V（t）的计算步骤具体为：
（1）、两个物体密度探测器2,3分别采集到的物体二维密度-时间数据组传输给质量流量计算机处理系统4；
（2）、求取相关系数的方法：
首先从前端物体密度探测器的样品采集序列中提取一假设延时时间点，假定为t(m)，m为当前采集时刻的前m个序列，后端物体密度探测器的取值点从t时刻开始，这时计算出两物体密度探测器采集的二维密度-时间数据组的一个密度相关系数；
同样方法，改变m值，得出一组两物体密度探测器采集的二维密度-时间数据组的一组密度相关系数；
从得出的一组两物体密度探测器采集的二维密度-时间数据组的一组密度相关系数中找出具有最大特征相关系数的点，这个点即为最大密度相关系数下所对应的两密度区域的几何中心点；即见图2、图3，假设前端物体密度探测器2的取值点从t+Tc时刻开始，见图4、图5，后端物体密度探测器3的取值点从t时刻开始，这时两物体密度探测器采集的二维密度-时间数据组的密度相关系数最大，两个物体密度探测器采集到的物体二维密度-时间数据组存储于非易失性存储器407；如果前端物体密度探测器的取值点提前或迟后t+Tc时刻，则得到的相关系数均会变小，且偏离越远相关系数会越小；
（3）、质量流量计算机处理系统计算找出两最大密度相关系数下所对应的两密度区域的几何中心点，再从两二维密度-时间数据组求出两几何中心点所对应的时间值，两个时间值分别为M1（t1）和M2（t2）；
（4）、按公式（1）用两个物体密度探测器2,3的间隔距离L除于两物体块密度集合中心点对应的时间值之差，即为物体移动的即时速度：
V（t）=L/（M1（t2）- M2（t1）） （1），
其中，M1（t2）、M2（t1）分别为两个物体密度探测器采集的物体密度最大密度相关系数对应的时间坐标点。
质量流量计算机处理系统
质量流量计算机处理系统最后根据公式（3）计算出流经管道的物体总质量MQ,即等于物体的即时流量与时间的积分：
两个物体密度探测器2,3采用核辐射原理实现密度探测，两个物体密度探测器2,3分别接受两个核辐射放射源203，303的核辐射信号（见图6）或共同接受一个核辐射放射源5的核辐射信号（见图7）。
其中，两个物体密度探测器2,3均包括有相互连接的密度传感器信号输出端口201,301和信号探测室202,302（包括电离室和信号调理），信号探测室202,302接受核辐射放射源的核辐射信号，密度传感器信号输出端口201,301与密度信号采样输入端401,402连接，核辐射放射源的核辐射信号经过流动物体衰减后分别被信号探测室202，302接收、电离和信号调理，调理后的信号被送到密度信号采样输入端401,402。
物体的流向从前端物体密度探测器流向后端物体密度探测器，或是从后端物体密度探测器流向前端物体密度探测器，质量流量计算机处理系统判断物体的流动方向的具体步骤为：首先假设物体的流动方向是前端物体密度探测器流向后端物体密度探测器，质量流量计算机处理系统根据采集的二维密度-时间数据组计算物体的密度相关系数，在求得的众多密度相关系数内，找到密度相关系数的值大于符合判定物体移动速度的值域，且得出的其它相关值变化规律正常，则判断物体流动方向是前端物体密度探测器流向后端物体密度探测器；反之，假设物体的流向从后端物体密度探测器流向前端物体密度探测器，然后按上述步骤进行密度相关系数计算，如果求得的密度相关系数序列符合假定的方向，则判定物体的流动方向是从后端物体密度探测器流向前端物体密度探测器。更进一步的，可同时双向计算物体的相关系数，判断物体流动时随时改变的流动方向，并据此更准确地判断物体的流量和流过管道的总质量。
Claims (8)
1.一种多项流质量流量计，其特征在于：包括有设置于管道路径上且相距为L的两个物体密度探测器，与两个物体密度探测器连接的质量流量计算机处理系统；所述的两个物体密度探测器分别将采集到物体的即时密度p（t）传输给质量流量计算机处理系统，质量流量计算机处理系统根据公式（1）计算得到物体移动的即时速度V（t）：
V（t）=L/（M1（t2）- M2（t1）） （1），
其中，M1（t2）、M2（t1）分别为两个物体密度探测器采集的物体密度最大密度相关系数对应的时间坐标点；
质量流量计算机处理系统再根据公式（2）计算出流动物体的瞬时质量流量q(t)：
q(t)=p（t）*V（t） （2）；
质量流量计算机处理系统最后根据公式（3）计算出流经管道的物体总质量MQ,即等于物体的即时流量与时间的积分：
2.根据权利要求1所述的多项流质量流量计，其特征在于：所述的物体的即时密度p（t）为p（t）= p1（t）；或p（t）= p2（t）；或p（t）= A*p1（t）+B*p2（t）；其中，A、B是因子系数，p1（t）为前端物体密度探测器采集到的物体即时密度，p2（t）为后端物体密度探测器采集到的物体即时密度。
3.根据权利要求1所述的多项流质量流量计，其特征在于：所述的根据权利要求1所述的多项流质量流量计，其特征在于：所述的物体移动的即时速度V（t）的计算步骤具体为：
（1）、两个物体密度探测器分别采集到的物体二维密度-时间数据组传输给质量流量计算机处理系统；
（2）、求取相关系数的方法：
首先从前端物体密度探测器的样品采集序列中提取一假设延时时间点，假定为t(m)，m为当前采集时刻的前m个序列，后端物体密度探测器的取值点从t时刻开始，这时计算出两物体密度探测器采集的二维密度-时间数据组的一个密度相关系数；
同样方法，改变m值，得出一组两物体密度探测器采集的二维密度-时间数据组的一组密度相关系数；
从得出的一组两物体密度探测器采集的二维密度-时间数据组的一组密度相关系数中找出具有最大特征相关系数的点，这个点即为最大密度相关系数下所对应的两密度区域的几何中心点；即假设前端物体密度探测器的取值点从t+Tc时刻开始，后端物体密度探测器的取值点从t时刻开始，这时两物体密度探测器采集的二维密度-时间数据组的密度相关系数最大；
（3）、质量流量计算机处理系统计算找出两最大密度相关系数下所对应的两密度区域的几何中心点，再从两二维密度-时间数据组求出两几何中心点所对应的时间值，两个时间值分别为M1（t1）和M2（t2）；
（4）、用两个物体密度探测器的间隔距离L除于两物体块密度集合中心点对应的时间值之差，即为物体移动的即时速度V（t）=L/（M1（t2）- M2（t1））。
4.根据权利要求1所述的一种多项流质量流量计，其特征在于：所述的质量流量计算机处理系统包括有中央微处理器，分别与中央处理器连接的采样同步信号时钟发生器、通讯控制器、密度信号采样输入端，以及与通讯控制器连接的通讯输出端口；所述的两个物体密度探测器分别通过密度信号采样输入端与中央微处理器的密度信号采样转换器连接，所述的两个物体密度探测器在采样同步信号时钟发生器的同步下，同步采样两监测点的物体密度，密度信号采样转换器将采集到的物体的即时密度p（t）传输给中央处理器的物体流动速度计算器和物体质量流量计算器，物体流动速度计算器计算得到物体移动的即时速度V（t），物体质量流量计算器根据物体流动速度计算器计算得到物体移动的即时速度V（t）和物体的即时密度p（t）计算得到流动物体的瞬时质量流量q(t)，并根据流动物体的瞬时质量流量q(t)与时间的积分得到流经管道的物体总质量MQ，中央处理器再将流动物体的瞬时质量流量q(t)和流经管道的物体总质量MQ通过通讯控制器驱动，由信号输出端口输出。
5.根据权利要求1所述的一种多项流质量流量计，其特征在于：所述的物体的流向从前端物体密度探测器流向后端物体密度探测器，或是从后端物体密度探测器流向前端物体密度探测器，质量流量计算机处理系统判断物体的流动方向的具体步骤为：首先假设物体的流动方向是前端物体密度探测器流向后端物体密度探测器，质量流量计算机处理系统根据采集的二维密度-时间数据组计算物体的密度相关系数，在求得的众多密度相关系数内，找到密度相关系数的值大于符合判定物体移动速度的值域，且得出的其它相关值变化规律正常，则判断物体流动方向是前端物体密度探测器流向后端物体密度探测器；反之，假设物体的流向从后端物体密度探测器流向前端物体密度探测器，然后按上述步骤进行密度相关系数计算，如果求得的密度相关系数序列符合假定的方向，则判定物体的流动方向是从后端物体密度探测器流向前端物体密度探测器。
6.根据权利要求4所述的一种多项流质量流量计，其特征在于：所述的两个物体密度探测器采用核辐射原理实现密度探测，所述的两个物体密度探测器分别接受两个核辐射放射源的核辐射信号或共同接受一个核辐射放射源的核辐射信号。
7.根据权利要求4所述的一种多项流质量流量计，其特征在于：所述的中央处理器包括有非易失性存储器，中央处理器的非易失性存储器用于存储两个物体密度探测器采集到的物体密度历史信号和物体流动的质量总流量历史信号。
8.根据权利要求6所述的一种多项流质量流量计，其特征在于：所述的两个物体密度探测器均包括有相互连接的密度传感器信号输出端口和信号探测室，所述的信号探测室接受核辐射放射源的核辐射信号，所述的密度传感器信号输出端口与密度信号采样输入端连接。
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| GR01 | Patent grant |