CN103278220B - 一种对膜式燃气表基本误差进行快速检定的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种对膜式燃气表基本误差进行快速检定的方法，包括如下步骤：进行膜表大流量点检定；进行中流量点检定；进行小流量点检定；根据大流量点、中流量点、小流量点三个流量点的检点结果，对被检燃气表进行合格判定，最后得出检定证书并保存。本发明进行膜式燃气表基本误差检定时，需对被检燃气表的大流量点、中流量点以及最小流量点分别进行检定，在大流量点检定时，采用常规方法获得检定结果，同时获得当量回转体积值；在小流量点检定时，利用大流量点检定中得到的当量回转体积值，以一个当量回转体积作为检定体积，以此来大幅缩短小流量点的检定时间。
Description
技术领域
本发明属于膜式燃气表基本误差检定技术领域，涉及一种对膜式燃气表基本误差进行快速检定的方法及其装置。
背景技术
对于具有取样光标的膜式燃气表，公知的自动检定装置是由钟罩式或临界流气体流量计标准装置和光电信号采样器组成。检定时，光电采样器对被检燃气表的光标信号自动采样、计数，获得被检燃气表指示的体积量，再将该体积量值与流过标准表的气体实际容量值相比较，即可得到被检燃气表的基本误差。但是，在整个检定过程中，尤其在最小流量点检定时，由于流量过小，燃气表最小读数盘转过一圈耗时过长，降低了整个检定工作的效率。
目前，针对工业膜式燃气表提出了一种基于回转体积的快速检定方法。其采用两个传感器，一个光电传感器置于表前，用于测量膜表字轮式计数器最小读数盘上的反光标识，当反光标识转动一圈时，产生一个脉冲；另一个传感器用于检测膜式燃气表膜盒内部往返运动件的运动情况，当膜表完全排放一个当量回转体积的气体时，输出一个脉冲。由于两个传感器在相同的气体流动条件下运用同样的标准表检定计量装置计量，满足了在相同的流量条件下，示值误差也相同的原理。通过示值误差相等可建立等式，准确计算出该膜表的实际回转体积值。运用所得回转体积值作为最小流量点通气量，通过减小通气量达到缩短检定时间的目的。但是，基于回转体积的快速检定方法在实际运用时，仍然存在诸多问题。对于家用小型膜式燃气表，如G1.6型、G2.5型等，其体积容量相对较小，曲柄连杆机构的往返运动情况在膜表的进气口较难进行检测，特别在目前常用的多表串联检测时，曲柄连杆机构的往返运动情况检测难度更大，需要增加复杂的机械及运动控制部件，而且通用性差。若采用在表内增加磁性元件的方法，则要求企业改造表内部结构，既增加了生产成本，同时也给燃气表的使用安全与准确计量带来隐患。
综上所述，目前的方法虽然从理论上解决了最小流量点耗时大的问题，但实际仍无法满足企业大批量生产中对膜式燃气表基本误差进行快速检定的需求。
故，针对上述现有技术存在的问题，实有必要进行研究，以提供一种对膜式燃气表基本误差进行快速检定的方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种对膜式燃气表基本误差进行快速检定的方法及其装置，其无需对膜式燃气表进行任何改造或拆装，在不改变当前标准表检定装置的前提下，实现膜式燃气表整表的出厂或计量检定。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种对膜式燃气表基本误差进行快速检定的方法，包括如下步骤：
进行膜表大流量点检定，其中，光电传感器检测膜式燃气表字轮式计数器最小读数盘上的反光标识，反光标识每转一圈产生一个脉冲，光电传感器采集并记录该脉冲的个数及脉冲产生时间；数据采集处理模块利用差压传感器采集膜表进气口与出气口的压差，并记录该周期性变化差压值，通过信号处理获得当量回转体积值送给计算机；计算机通过计算光电传感器检测脉冲得到被检燃气表的体积示数值，再与标准表的实际流量值进行数据运算，得出大流量点的基本误差并保存数据；
进行中流量点检定，以光电传感器为主，通过读取膜表表头反光标识产生的脉冲数据计算膜表显示的体积流量示数，再与标准表的实际流量值进行数据运算，得出中流量点的基本误差并保存数据；
进行小流量点检定，将大流量点检定时获得的回转体积当量值作为基准，以一个当量回转体积值作为小流量点检定时间内流过燃气表的体积流量的示数值；
根据大流量点、中流量点、小流量点三个流量点的检点结果，对被检燃气表进行合格判定，最后得出检定证书并保存。
本发明另一技术方案为，提供一种对膜式燃气表基本误差进行快速检定的装置，包括有膜表进气口、膜表出气口、差压传感器、膜式燃气表字轮计数器、膜式燃气表计数器最小读数盘光标、光电传感器以及数据采集处理模块；其中，所述数据采集处理模块安装于检定装置中，主要用于对光电传感器和差压传感器为输入信号的采集、分析、运算和处理，最终获得膜式燃气表字轮式计数器最小读数盘转一圈对应的时间和一个当量回转体积的对应的时间值。
相较于现有技术，本发明对膜式燃气表基本误差进行快速检定的方法进行膜式燃气表基本误差检定时，需对被检燃气表的大流量点（Qmax)、中流量点（0.2Qmax)以及最小流量点（Qmin)分别进行检定，在大流量点检定时，采用常规方法获得检定结果，同时获得当量回转体积值；在小流量点检定时，利用大流量点检定中得到的当量回转体积值，以一个当量回转体积作为检定体积，以此来大幅缩短小流量点的检定时间。
附图说明
图1是本发明对膜式燃气表基本误差进行快速检定的装置结构示意图。
图2是本发明的数据采集处理模块的原理框图。
图3是本发明大流量点检定中所得的差压信号波形图。
图4是本发明小流量点检定中所得的差压信号波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明无需对膜式燃气表进行任何改造或拆装，实现膜式燃气表整表的出厂或计量检定。请参照图1所示，本发明对膜式燃气表基本误差进行快速检定的装置包括有膜表进气口1、差压传感器2、数据采集处理模块3、膜式燃气表字轮计数器4、膜式燃气表计数器最小读数盘光标5、光电传感器6、膜表出气口7。采用常规的负压法音速喷嘴装置产生标准气体流量，大气由膜表进气口1进入被检燃气表，光电传感器6置于表前，用于测量膜表字轮式计数器4上最小读数盘上的反光标识，当反光标识转动一圈时，产生一个脉冲（以某G1.6型表为例，对应10dm3）。差压传感器2检测膜式燃气表进出口的压差值，将两路传感器的输出信号由数据采集处理模块3获得用于计算被检膜表的回转体积周期值，每个回转体积周期表明燃气表当前完全排放一个当量回转体积（以某G1.6型表为例，对应1.2dm3）的气体。再由两路传感器信号根据误差相等及相关性算法进行分析运算，得到被检膜表的回转体积当量值。排放的气体由膜表出气口7排出，通过管路通至音速喷嘴和真空泵。
请参照图2所示，所述数据采集处理模块作为检定装置的一个重要功能部件，其安装于检定装置中。主要包括有信号放大电路、模数转换电路、脉冲采集处理电路、ARM_M3为核心的微处理机和串行通讯接口。通过软件实现对光电传感器和差压传感器为输入信号的采集、分析、运算和处理最终获得膜式燃气表字轮式计数器最小读数盘转一圈对应的时间和一个当量回转体积的对应的时间值，利用通讯接口传送给上位机。
本发明中回转体积的测量是以膜式燃气表内部压力差为基础，寻求该压差与膜表回转件往复运动情况之间的相关性，通过对相关性的分析，计算得出被测膜表的准确回转体积，再将该值作为检定标准，进行燃气表的最小流量点检定，从而达到快速检定的目的。
本发明对膜式燃气表基本误差进行快速检定的方法进行膜式燃气表基本误差检定时，需对被检燃气表的大流量点（Qmax)、中流量点（0.2Qmax)以及最小流量点（Qmin)分别进行检定。在大流量点检定时，采用常规方法获得检定结果，同时获得当量回转体积值；在小流量点检定时，利用大流量点检定中得到的当量回转体积值，以一个当量回转体积作为检定体积，以此来大幅缩短小流量点的检定时间。
进行膜表大流量点检定，两个传感器同时工作，光电传感器用于检测膜式燃气表字轮式计数器最小读数盘上的反光标识，反光标识每转一圈产生一个脉冲，采集并记录该脉冲的个数及脉冲产生时间；数据采集处理模块利用差压传感器采集膜表进气口与出气口的压差，并记录该周期性变化差压值,通过信号处理获得当量回转体积值经通讯接口送给计算机。计算机通过计算光电传感器检测脉冲得到被检燃气表的体积示数值，再与标准表的实际流量值进行数据运算，得出大流量点的基本误差并保存数据。
外部数据采集处理模块分析处理两路传感器信号，经过计算得出被检膜表的回转体积周期。根据示值误差计算公式：公式中：δ表示测量的示值误差，%；Vm表示测得的被测膜表的体积示值,dm3;Vref表示通过燃气表的实际值,dm3;t表示qref对应测量时间,s。因为两个传感器在相同的气体流动条件下运用同样的标准表检定计量装置计量，满足了在相同的流量条件下，示值误差也相同的原理。由示值误差公式，可推导得出如下公式：式中Vm表示大流量检定时，色标传感器测得的被检膜表的体积示值；tm表示Vm对应的测量时间；Vc表示回转体积；N表示大流量点检定时当量回转体积次数；tn表示N对应的测量时间。据此计算得到该膜式燃气表准确的回转体积示值Vc。该过程不仅完成了大流量点的正常检定工作，而且有效的解决了目前检测装置存在的回转体积测量时传感器难安装，难检测的问题。
进行中流量点检定，以光电传感器为主，通过读取膜表表头反光标识产生的脉冲数据计算膜表显示的体积流量示数，再与标准表的实际流量值进行数据运算，得出中流量点的基本误差并保存数据。
进行小流量点检定，将大流量点检定时获得的回转体积当量值作为基准，以一个当量回转体积值作为小流量点检定时间内流过燃气表的体积流量的示数值。由数据采集处理模块获得一个当量回转体积对应的时间值,经通讯接口送给计算机。计算机将标准表的实际流量值与当量回转体积进行数据运算，得出小流量点的基本误差并保存数据。通过改变膜表的检定方法，将最小流量点的检定通气量由最小分度盘转一圈降至一个回转体积值，实现了膜式燃气表的快速检定。
根据大流量点、中流量点、小流量点三个流量点的检点结果，按照检定规程规定的示值误差的判断标准，对被检燃气表进行合格判定，最后得出检定证书并保存。
检测时，在音速喷嘴提供的均匀的流速下，燃气表的压力差随着回转件的往复运动呈现出一定的周期性。同时，回转件的一次往复运动在体积量上又表现为燃气表的完成了一个回转体积进排气。因此，根据燃气表周期性变化的差压数据可以得出膜表进行一个回转体积气体排放的周期。
本发明提供的解决方法关键点在于获取膜式燃气表的进出口压力差以及后续数据处理两部分。燃气表进出口的压力差通过音速喷嘴检定装置中的压损（压力差）检测装置获取，并将该压差信号送入数据采集处理模块，由该模块对得到的压差信号值进行分析处理，得到被检膜表进行一次回转体积进排气时间周期。再根据双计时法的原理，计算得到被测膜表的回转体积当量。据此方法，解决了回转体积检测难的问题。
图3、图4分别为大流量点和小流量点检定中所得的差压信号波形图。可见，在检定过程中，经过一定时间，波形会出现一个波谷，整个波形也显现出了明显的周期性。理论分析与实际测试均表明差压信号与膜式燃气表的回转运动具有很好的相关性，可以用分析得出的差压信号的周期代表燃气表的回转周期。
根据压差传感器输出的连续变化的数据，准确得到一个回转体积周期的时间。在动态测试中要了解与时间有关的信号在不同时刻的取值有无内在关联性，就需要引入相关函数的概念，信号的相关性就是反映信号波形相互联系紧密性的一种函数。其中信号在一个时刻的瞬时值与另一时刻的瞬时值之间的依赖关系可用自相关函数来描述。为了定量地确定信号x(t)与时移副本x(t+τ)的差别或相似程度通常采用自相关函数为由上述原理，通过外接数据采集处理模块，在一段时间内等间隔采样差压信号并将所得信号数值做自相关运算和分析，获得被检膜式燃气表的准确回转周期值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种对膜式燃气表基本误差进行快速检定的方法，其特征在于，包括如下步骤：
进行膜表大流量点检定，其中，光电传感器检测膜式燃气表字轮式计数器最小读数盘上的反光标识，反光标识每转一圈产生一个脉冲，光电传感器采集并记录该脉冲的个数及脉冲产生时间；数据采集处理模块利用差压传感器采集膜表进气口与出气口的压差，并记录周期性变化差压值，通过信号处理获得当量回转体积值送给计算机；计算机通过计算光电传感器检测脉冲得到被检燃气表的体积示数值，再与标准表的实际流量值进行数据运算，得出大流量点的基本误差并保存数据；
进行中流量点检定，以光电传感器为主，通过读取膜表表头反光标识产生的脉冲数据计算膜表显示的体积流量示数，再与标准表的实际流量值进行数据运算，得出中流量点的基本误差并保存数据；
进行小流量点检定，将大流量点检定时获得的回转体积当量值作为基准，以一个当量回转体积值作为小流量点检定时间内流过燃气表的体积流量的示数值；
根据大流量点、中流量点、小流量点三个流量点的检点结果，对被检燃气表进行合格判定，最后得出检定证书并保存。
2.如权利要求1所述的对膜式燃气表基本误差进行快速检定的方法，其特征在于：外部数据采集处理模块分析处理两路传感器信号，经过计算得出被检膜表的回转体积周期。
3.如权利要求2所述的对膜式燃气表基本误差进行快速检定的方法，其特征在于：进行小流量点检定时，由数据采集处理模块获得一个当量回转体积对应的时间值，经通讯接口送给计算机；计算机将标准表的实际流量值与当量回转体积进行数据运算，得出小流量点的基本误差并保存数据。
4.一种对膜式燃气表基本误差进行快速检定的装置，包括有膜表进气口、膜表出气口，其特征在于：还包括有差压传感器、膜式燃气表字轮计数器、膜式燃气表计数器最小读数盘光标、光电传感器以及数据采集处理模块；
其中，所述光电传感器置于表前，用于测量膜式燃气表字轮式计数器上所述膜式燃气表计数器最小读数盘光标，当所述膜式燃气表计数器最小读数盘光标转动一圈时，产生一个脉冲；
所述差压传感器用于检测膜式燃气表进出口的压差值；所述光电传感器与差压传感器两路传感器的输出信号由数据采集处理模块获得，以用于计算被检膜表的回转体积周期值，其中，每个回转体积周期表明燃气表当前完全排放一个当量回转体积；
所述数据采集处理模块安装于检定装置中，主要用于对光电传感器和差压传感器为输入信号的采集、分析、运算和处理，最终获得膜式燃气表字轮式计数器最小读数盘转一圈对应的时间和一个当量回转体积对应的时间值。
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