CN104713606B - 多组分气体的流量测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多组分气体的流量测量方法及装置，涉及气体流量测量技术领域，能够解决测量多组分气体时计量准确度较差的问题。所述方法包括：动态获取被测气体随热物性变化的修正参数；根据被测气体的修正参数计算被测气体的流量修正因子；根据被测气体的流量修正因子修正被测气体的流量信号，得出被测气体的流量值。本发明用于测量多组分气体的流量。

Description

多组分气体的流量测量方法及装置

技术领域

本发明涉及气体流量测量技术领域，尤其涉及一种多组分气体的流量测量方法及装置。

背景技术

热式气体质量流量计是利用传热学原理测量气体流量的仪表。根据热式气体质量流量计的基本原理，热式气体质量流量计的计量输出同时取决于气体流量信号和热物性，当被测气体的热物性发生改变时，会影响热式气体质量流量计的计量准确度。为了提高测量的准确度，行业内通常采用实气标定法获取固定气体流量修正因子的方式进行流量修正。

现有技术中至少存在如下问题：上述固定气体流量修正因子对于单组分气体的流量修正较为有效，当被测量气体为多组分混合气体时，混合气体的组分会发生变化并且变化规律是未知的，由此会带来气体的热物性的变化，使得采用固定气体流量修正因子对流量信号进行修正的方式失效。因此，针对多组分混合气体沿用固定气体流量修正因子将带来较大的误差，导致测量多组分气体时计量准确度较差。

发明内容

本发明的实施例提供一种多组分气体的流量测量方法及装置，能够解决测量多组分气体时计量准确度较差的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种多组分气体的流量测量方法，包括：

动态获取被测气体随热物性变化的修正参数；

根据所述被测气体的修正参数计算所述被测气体的流量修正因子；

根据所述被测气体的流量修正因子修正所述被测气体的流量信号，得出所述被测气体的流量值。

进一步的，所述动态获取被测气体随热物性变化的修正参数包括：监测所述被测气体的热物性变化情况，当所述被测气体的热物性改变时，获取所述被测气体当前的修正参数；或者，按照预设周期获取所述被测气体随热物性变化的修正参数，所述预设周期为固定周期或根据所述被测气体的组分变化情况设定；或者，若当前周期计算得到的所述流量修正因子和上一周期计算得到的所述流量修正因子相同，则延长下一周期的长度获取所述被测气体的修正参数。

进一步的，所述根据所述被测气体的修正参数计算所述被测气体的流量修正因子包括：当按照固定周期获取所述被测气体的修正参数时，若当前周期获取的修正参数和上一周期获取的修正参数不同，则根据当前周期获取的修正参数计算所述流量修正因子；若当前周期获取的修正参数和上一周期获取的修正参数相同，则直接进入下一个周期获取所述被测气体的修正参数。

进一步的，所述动态获取被测气体随热物性变化的修正参数包括：根据所述被测气体的热导率、工况热容和热扩散系数确定所述修正参数；或者，根据所述被测气体的热导率、温度和压力确定所述修正参数。

进一步的，在所述根据所述被测气体的修正参数计算所述被测气体的流量修正因子之前，还包括：获取标准气体的修正参数和流量修正因子，确定所述标准气体的流量修正因子与所述标准气体的修正参数之间的拟合关系，所述标准气体为用于校准测量仪器和测量过程选定的组分及物性已知的一元或多元气体，至少包括所述被测气体中的一种组分；则所述根据所述被测气体的修正参数计算所述被测气体的流量修正因子包括：根据所述被测气体的修正参数以及所述拟合关系计算所述被测气体的流量修正因子。

进一步的，所述获取标准气体的修正参数和流量修正因子，确定所述标准气体的流量修正因子与所述标准气体的修正参数之间的拟合关系包括：在同一条件下，测量参考气体和所述标准气体的流量计量输出，将所述参考气体和所述标准气体的流量计量输出的比值作为所述标准气体的流量修正因子，其中，所述参考气体可以为已知组分的常见气体；根据所述标准气体的流量修正因子以及所述标准气体的修正参数，确定所述拟合关系。

一种多组分气体的流量测量装置，包括：

获取单元，用于动态获取被测气体随热物性变化的修正参数；

计算单元，用于根据所述被测气体的修正参数计算所述被测气体的流量修正因子；

修正单元，用于根据所述被测气体的流量修正因子修正所述被测气体的流量信号，得出所述被测气体的流量值。

其中，所述获取单元具体用于：监测所述被测气体的热物性变化情况，当所述被测气体的热物性改变时，获取所述被测气体当前的修正参数；或者，按照预设周期获取所述被测气体随热物性变化的修正参数，所述预设周期为固定周期或根据所述被测气体的组分变化情况设定；或者，若当前周期计算得到的所述流量修正因子和上一周期计算得到的所述流量修正因子相同，则延长下一周期的长度获取所述被测气体的修正参数。。

进一步的，所述计算单元具体用于：当所述获取单元按照固定周期获取所述被测气体的修正参数时，若当前周期获取的修正参数和上一周期获取的修正参数不同，则根据当前周期获取的修正参数计算所述流量修正因子；若当前周期获取的修正参数和上一周期获取的修正参数相同，则直接进入下一个周期获取所述被测气体的修正参数。

其中，所述获取单元具体用于：根据所述被测气体的热导率、工况热容和热扩散系数确定所述修正参数；或者，根据所述被测气体的热导率、温度和压力确定所述修正参数。

进一步的，所述获取单元还用于：获取标准气体的修正参数和流量修正因子，确定所述标准气体的流量修正因子与所述标准气体的修正参数之间的拟合关系，所述标准气体为用于校准测量仪器和测量过程选定的组分及物性已知的一元或多元气体，至少包括所述被测气体中的一种组分；则所述计算单元具体用于：根据所述被测气体的修正参数以及所述拟合关系计算所述被测气体的流量修正因子。

其中，所述获取单元具体用于：在同一条件下，测量参考气体和所述标准气体的流量计量输出，将所述参考气体和所述标准气体的流量计量输出的比值作为所述标准气体的流量修正因子；根据所述标准气体的流量修正因子以及所述标准气体的修正参数，确定所述拟合关系。

本发明实施例提供的多组分气体的流量测量方法及装置，首先动态获取被测气体随热物性变化的修正参数；然后根据所述被测气体的修正参数计算所述被测气体的流量修正因子；最后根据所述被测气体的流量修正因子修正所述被测气体的流量信号，得出所述被测气体的流量值。与现有技术中采用固定的气体流量修正因子对多组分气体进行流量信号修正相比，本发明能够随着气体组分的物性变化动态地确定出一个实时的流量修正因子，通过实时流量修正因子对多组分气体的流量信号进行在线修正，从而能够提高多组分气体的计量准确度。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的多组分气体的流量测量方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的多组分气体的流量测量方法的流程图；

图3为本发明实施例三提供的多组分气体的流量测量方法的流程图；

图4为本发明实施例四提供的多组分气体的流量测量装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的多组分气体的流量测量及装置进行详细描述。

实施例一

本发明实施例提供一种多组分气体的流量测量方法，如图1所示，所述方法包括：

101、动态获取被测气体随热物性变化的修正参数。

例如，动态获取被测气体随热物性变化的修正参数包括：监测被测气体的物性变化情况，当被测气体的物性改变时，获取被测气体当前的修正参数；或者，按照预设周期获取被测气体随热物性变化的修正参数，预设周期为固定周期或根据被测气体的组分变化情况设定；或者，若当前周期计算得到的流量修正因子和上一周期计算得到的流量修正因子相同，则延长下一周期的长度获取被测气体的修正参数。

具体的，获取被测气体随热物性变化的修正参数包括：根据被测气体的热导率、工况热容和热扩散系数确定修正参数；或者，根据被测气体的热导率、温度和压力确定修正参数。

102、根据被测气体的修正参数计算被测气体的流量修正因子。

进一步的，当步骤101中按照固定周期获取被测气体的修正参数时，若当前周期获取的修正参数和上一周期获取的修正参数不同，则根据当前周期获取的修正参数计算流量修正因子；若当前周期获取的修正参数和上一周期获取的修正参数相同，则直接进入下一个周期获取被测气体的修正参数。

进一步的，在根据被测气体的修正参数计算被测气体的流量修正因子之前，还包括：获取标准气体的修正参数和流量修正因子，确定标准气体的流量修正因子与标准气体的修正参数之间的拟合关系，标准气体为用于校准测量仪器和测量过程选定的组分及物性已知的一元或多元气体，标准气体至少包括所述被测气体中的一种组分；

则根据被测气体的修正参数计算被测气体的流量修正因子包括：根据被测气体的修正参数以及拟合关系计算被测气体的流量修正因子。

具体的，获取标准气体的修正参数和流量修正因子，确定标准气体的流量修正因子与标准气体的修正参数之间的拟合关系包括：在同一条件下，测量参考气体和标准气体的流量计量输出，将参考气体和标准气体的流量计量输出的比值作为标准气体的流量修正因子其中，参考气体可以为已知组分的常见气体；根据标准气体的流量修正因子以及标准气体的修正参数，确定拟合关系。

103、根据被测气体的流量修正因子修正被测气体的流量信号，得出被测气体的流量值。

本发明实施例提供的多组分气体的流量测量方法，首先动态获取被测气体随热物性变化的修正参数；然后根据所述被测气体的修正参数计算所述被测气体的流量修正因子；最后根据所述被测气体的流量修正因子修正所述被测气体的流量信号，得出所述被测气体的流量值。与现有技术中采用固定的气体流量修正因子对多组分气体进行流量信号修正相比，本发明能够随着气体组分的物性变化动态地确定出一个实时的流量修正因子，通过实时流量修正因子对多组分气体的流量信号进行在线修正，从而能够提高多组分气体的计量准确度。

实施例二

本发明实施例提供一种多组分气体的流量测量方法，被测气体是由任意组分组成的混合气体，如图2所示，所述方法包括：

201、检测被测气体的物性参数。

例如，通过物性传感器实时监测被测气体在实际工况下的热导率、工况热容和热扩散系数等物性，得到被测气体热导率λ、工况热容ρC_p和热扩散系数α等物性参数。

优选的，使用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微电机系统)量热式物性传感器对被测气体进行物性监测，MEMS量热式物性传感器能够实现被测气体多种物性和流量的同时检测，简化控制电路，进而降低功耗。

具体的，采用两个MEMS量热式传感器，一个用于测量被测气体流量，另一个用于跟踪组分或环境因素引起的物性变化，以修正MEMS流量传感器输出信号。例如，首先在流量采集周期内，MEMS流量传感器在被测气体流动作用下获得与流量相关的流量模拟信号U0，该信号经滤波、调理放大和去零点等处理之后，由模拟信号转换为流量数字信号U1；与此同时MEMS量热式物性传感器以物性信号采集周期感知被测气体物性信号，比如：热导率信号A0、工况热容信号B0或热扩散性系数信号C0，同样经A/D转换变为对应的物性数字信号A1、B1或C1，基于物性传感器标定关系(优选空气为参考气体)，在数字运算处理器中对该信号进行无量纲化处理，得到λ/λ₀、ρ*C_P/ρ*C_P0或α/α₀。

202、根据被测气体的物性参数和参考气体的物性参数获得被测气体的修正参数。

例如，参考气体优选为空气，其物性参数可以通过查询得到，记为热导率λ₀、工况热容ρC_p0和热扩散系数α₀，修正参数为被测气体的物性参数除以参考气体的物性参数后得到的无量纲参数，即得到修正参数为λ/λ₀、ρC_p/ρC_p0和α/α₀。由于所选参考气体可以为任意已知气体，因此该修正参数可认为是由被测气体本身的参数所唯一确定的。

需要说明的是，步骤201-202与步骤203-205之间并无严格的先后执行顺序，步骤201-202只要在步骤206之前执行完毕即可。

203、选定标准气体，获取标准气体的修正参数。

优选的，选择组分和物性已知且具代表性的气体作为标准气体，气体种类包括但不限于被测气体中所包含的单一组分或与被测气体属于同一类型的多组分混合气体。单一气体的物性可以通过查阅物性数据库(或手册)、理论计算、或物性测量实验等方法获得，多组分混合气体的物性可以通过已知单一气体物性根据混合法则计算(或物性测量实验)等方法得到，具体物性参数包括标准气体的热导率λ、工况热容ρC_p和热扩散系数α，以及参考气体(优选空气)的相应物性参数λ₀、ρC_p0和α₀。

具体的，修正参数为标准气体的物性参数除以参考气体的物性参数后得到的无量纲参数，即得到修正参数为λ/λ₀、ρC_p/ρC_p0和α/α₀。本步骤中涉及的物性参数虽然与步骤201和202中涉及的物性参数使用了相同的参数符号，但两者分别为不同气体的物性参数，仅是表示的含义相同。

需要说明的是，本步骤203中涉及的参考气体与步骤202中涉及的参考气体可以为相同的气体也可为不同的气体，步骤203中计算标准气体的修正参数的过程与步骤202中计算被测气体的修正参数的过程为相互独立的。

204、获取标准气体的流量修正因子。

例如，通过基于实气流量标准装置的物理标定实验，或基于流量传感器仿真模型的模拟实验，得到同一标况体积流量(或质量流量)下，热式流量计在参考气体(优选空气)环境下的计量输出U_O与在标准气体环境下的计量输出U的比值，即气体流量修正因子K＝U_O/U。

205、确定标准气体的流量修正因子与标准气体的修正参数之间的拟合关系。

例如，K与修正参数之间的拟合关系可以是：

其之间数学关系包括但不限于如下形式：

或

其中，K，均为已知量，通过数据拟合方法可以求得a1～a4，b1～b4，x1～x3的值，进而获得K与修正参数之间的拟合关系。

需要说明的是，本步骤中的标准气体也可使用任意其他已知气体代替，此处不做限定。

206、将被测气体的修正参数代入拟合关系式中，计算出被测气体的流量修正因子。

需要说明的是，步骤205中使用标准气体计算得到的标准气体的流量修正因子与标准气体的修正参数之间的拟合关系为具有普适性的拟合关系，对其他气体同样适用，因此本步骤中可通过将被测气体的修正参数代入拟合关系求得被测气体的流量修正因子。

在步骤201-步骤202的周期性获取被测气体的热物性参数并计算修正参数的过程中，若相邻两个周期内得到的修正参数不同，则执行步骤206，若相邻两个周期内的修正参数相同，则重新执行步骤201。

207、使用被测气体的流量修正因子对气体流量信号进行修正，得出被测气体的流量值。

例如，具体地，利用K值对气体流量信号进行修正方法包括：

利用流量传感器测量与被测气体流量相关的流量信号，将该流量信号值乘以K值，得到修正后气体流量信号；基于流量传感器标定时获得的以参考气体(优选空气)为介质的标况体积流量与流量信号之间关系(即参考气体标况体积流量标定曲线或函数关系)，通过查表或函数计算得到实际被测气体的气体流量值。

或者，利用K值对气体流量进行修正也可通过如下方法实现：

利用K值对标定时获得的参考气体(优选空气)标况体积流量标定关系进行修正，即实气标况流量信号＝参考气体标况体积流量信号*K，得到标况实气流量修正关系；利用流量传感器测量与被测气体流量相关的流量信号，基于标况实气流量修正关系，通过查表或函数计算得到实际气体流量值。

将上述两种计算方法通过数学方法表示：定义V1为流量数字信号，V2为修正后的流量数字信号，标况空气流量标定曲线表示为Qv＝Q(V1)，标况实气流量标定曲线表示为Qv＝Q(V2)，具体数学运算方法如下：

V2＝V1*K

或者

Qv＝Q(V1*K)

其中，Q(x)为一个非线性函数，函数形式包括但不限于如下形式：

Qv＝a1*(V2)^a2

或者

Qv＝b_n*(V2)ⁿ+b_n-1*(V2)^n-1+…+b₁*V2+b₀

可以通过上述任意一种方式进行查表或函数计算得到修正后实气流量值。

与现有技术中采用固定的气体流量修正因子对多组分气体进行流量信号修正相比，本发明实施例提供的多组分气体的流量测量方法，针对任意组分的混合气体，能够随着气体组分的物性变化确定出实时的流量修正因子，通过实时流量修正因子对多组分气体的流量信号进行在线修正，减小因采用固定的气体流量修正因子修正带来的误差，从而能够提高多组分气体的计量准确度。

实施例三

本发明实施例提供一种多组分气体的流量测量方法，被测气体优选为天然气或者为天然气组分范围内的混合气体，如图3所示，所述方法包括：

301、检测被测气体的热导率信号。

例如，通过热导传感器实时监测被测气体由于组分或环境因素引起的热导率变化，得到被测气体的热导率信号λ₁；通过流量传感器上的环境温度测温元件，检测被测气体的温度T，通过压力传感器模块检测气体的压力P。

优选的，使用MEMS量热式物性传感器对被测气体进行热导率信号监测，MEMS量热式物性传感器能够实现被测气体的热导率信号和流量的同时检测，简化控制电路，进而降低功耗。

具体的，采用两个MEMS量热式传感器，一个用于测量被测气体流量，另一个用于跟踪组分或环境因素引起的热导率变化，以修正MEMS流量传感器输出信号。本实施例中，MEMS流量传感器输出信号的A/D转换、去零点以及利用K值修正流量的方法均与实施例二相同，此处不再赘述。

302、根据被测气体的热导率信号获得被测气体在标准参比条件下的热导率信号，将标准参比条件下的热导率信号与参考气体的热导率信号的比值作为修正参数。

例如，上述根据被测气体的热导率信号获得被测气体在标准参比条件下的热导率信号包括：通过获得的被测气体的温度T和压力P，对被测气体的热导率输出信号λ₁进行在线修正，得到在标准参比条件(20℃，101.325kPa)下的热导输出信号λ，修正关系包括但不限于：λ＝f(T-T₀,P-P₀,λ₁)，其中，T₀和P₀为标准参比条件下温度和压力。

具体的，上述修正方法包括：

首先，在常见天然气组分范围内，选择至少三种具有代表性的气体作为标准气体。其中，标准气体选择原则应遵循以下三点：1、由常见的天然气组分组成，例如：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氮气和二氧化碳等；2、涵盖常见天然气组分变化范围；3、符合GB 17820-2012《天然气》规定的技术指标；

然后，在选定的标准气体环境下，将热导传感器置于密闭高低温装置内，在-20～50℃温度范围内(具体温度范围可根据工作需要设定)对热导传感器的静态温度特性进行标定实验，获得不同温度下的热导传感器输出信号λ1～λn，即热导传感器温度特征曲线，以此得到所述标准气体环境下的热导率温度变化率(Δλ/ΔT)1，(Δλ/ΔT)2，(Δλ/ΔT)3，……，(Δλ/ΔT)N，其中N为选定的标准气体的序号，N≥3；

同理，在选定的标准气体环境下，将热导传感器置于密闭可调压装置内，在101.325～1013.25kPa压力范围内(具体压力范围可根据工作需要设定)对热导传感器的静态压力特性进行标定实验，获得不同压力下的热导传感器输出信号λ1’～λn’，即热导传感器压力特征曲线，以此得到所述标准气体环境下的热导率压力变化率(Δλ’/ΔP)1，(Δλ’/ΔP)2，(Δλ’/ΔP)3，……，(Δλ’/ΔP)N，其中N为选定的标准气体的序号，N≥3；

以上述几种标准气体的温度-热导率特征曲线的斜率(热导率的温度变化率)的平均值作为温度变化对热导率修正曲线的斜率(热导率的温度修正系数)，即：

以上述几种标准气体的压力-热导率特征曲线的斜率(热导率的压力变化率)的平均值作为压力变化对热导率修正曲线的斜率(热导率的压力修正系数)，即：

需要说明的是，本实施例主要对热导传感器输出信号处理与预校正方法进行描述，在热导传感器信号采集周期上，利用热导传感器感知天然气的热导输出信号λ1，由于热导率本身存在一定温度和压力特性，尤其温度特性影响较为显著，这就需要测量被测气体环境温度T和压力P，并将热导输出信号校正至标准参比条件(20℃，101.325kPa)，得到天然气气氛环境下的标况热导率λ，以表征天然气组分的变化。具体校正方法如下：

(1)温度校正：利用集成在MEMS流量传感器上的环境温度测温元件，测量被测气体环境温度T，根据基于热导率平均温度变化率的热导输出温度特性曲线或函数关系λ＝λ_T(T)，对热导输出信号λ1进行修正，并校正到20℃，即：

λ2＝λ_T(T-T0,λ1)，

(2)压力校正：利用集成在MEMS气体流量计中的压力传感器，测量被测气体工况压力P，根据基于热导率平均压力变化率的热导输出压力特性曲线或函数关系λ＝λ’_P(P)，对温度校正后热导输出信号λ2进行修正，并校正到101.325kPa，即：

λ＝λ’_P(P-P0,λ2)

需要说明的是，上述步骤(1)和(2)的执行并无严格的先后顺序，可根据实际需要调整步骤(1)和(2)的执行顺序。

进一步的，对上述热导率λ进行无量纲化处理，获得修正参数λ/λ₀，其中λ₀为标况下参考气体(优选空气)的热导率。

需要说明的是，步骤301-302与下面的步骤303-305之间并无严格的先后执行顺序，步骤301-302只要在步骤306之前执行完毕即可。

303、选定标准气体，获取标准气体的修正参数。

其中，选定标准气体的原则与实施例二中相同，确定至少三种典型的天然气即可，此处不再赘述。可选的，选定的标准气体可以为步骤302中确定修正参数时所使用的标准气体。

具体的，修正参数为标准气体的热导率除以参考气体的热导率后得到的无量纲参数，即得到修正参数为λ/λ₀。本步骤中涉及的热导率虽然与步骤301和302中涉及的热导率使用了相同的参数符号，但两者分别为不同气体的热导率，仅是表示的含义相同。

304、获取标准气体的流量修正因子。

例如，通过基于实气流量标准装置的物理标定实验，或基于流量传感器仿真模型的模拟实验，得到同一标况体积流量(或质量流量)下，热式流量计在参考气体(优选空气)环境下的计量输出U_O与在标准气体环境下的计量输出U的比值，即气体流量修正因子K＝U_O/U。

305、确定标准气体的流量修正因子与标准气体的修正参数之间的拟合关系。

例如，K与修正参数之间的拟合关系可以是：

其之间数学关系包括但不限于如下形式：

在常见天然气组分范围内，

或，

在常见天然气组分范围内，以甲烷体积含量居中的典型天然气(比如：天然气体积组成：甲烷88％，乙烷5％，丙烷2％，氮气3％，二氧化碳2％)热导率为基准点的分段线性关系：

或

或

将天然气组分范围划分为两个区间，每一区间可采用不同的标定斜率或拟合系数。其中，λ_mid和K_mid分别为中间天然气所对应的热导率测量值和流量修正因子，a1,b1分别为选定中间典型天然气上下常见天然气范围内的标定斜率或拟合系数，a2,b2为常数。

或，

其中，K和均为已知，通过数据拟合方法可以求得其他未知量，进而获得K与修正参数之间的拟合关系。

306、将被测气体的修正参数代入拟合关系式中，计算出被测气体的流量修正因子。

需要说明的是，步骤305中使用标准气体计算得到的标准气体的流量修正因子与标准气体的修正参数之间的拟合关系为具有普适性的拟合关系，对其他气体同样适用，因此本步骤中可通过将被测气体的修正参数代入拟合关系求得被测气体的流量修正因子。

在步骤301-步骤302的周期性获取被测气体的热导率信号并计算修正参数的过程中，若相邻两个周期内得到的热导率信号不同，则执行步骤206，若相邻两个周期内的热导率信号相同，则重新执行步骤201。

307、使用被测气体的流量修正因子对气体流量信号进行修正，得出被测气体的流量值。

例如，具体地，利用K值对气体流量信号进行修正方法包括：

利用流量传感器测量与被测气体流量相关的流量信号，将该流量信号值乘以K值，得到修正后气体流量信号；基于标定时获得的参考气体(优选空气)的标况体积流量与流量信号之间关系(即参考气体标况体积流量标定曲线或函数关系)，通过查表或函数计算得到实际被测气体的气体流量值。

或者，利用K值对气体流量进行修正也可通过如下方法实现：

利用K值对标定时获得的标况体积流量标定关系进行修正，即实气标况体积流量信号＝参考气体标况流量信号*K，得到实气标况体积流量修正关系；利用流量传感器测量与被测气体流量相关的流量信号，基于实气标况体积流量修正关系，通过查表或函数计算得到实际气体流量值。

将上述两种计算方法通过数学方法表示：定义U1为流量数字信号，U2为修正后的流量数字信号，标况空气流量标定曲线表示为Qv＝Q(V1)，标况实气流量标定曲线表示为Qv＝Q(V2)，具体数学运算方法如下：

V2＝V1*K

或者

Qv＝Q(V1*K)

其中，Q(x)为一个非线性函数，函数形式包括但不限于如下形式：

Qv＝a1*(V2)^a2，

或者

Qv＝a_n*(V2)ⁿ+a_n-1*(V2)^n-1+…+a₁*V2+a₀，

可以通过上述任意一种方式进行查表或函数计算得到修正后实气流量值。

需要说明的是，本发明实施例所述的多组分气体的流量测量方法优选适用于天然气的流量测量，对其他的多组分气体的流量测量也同样适用。

与现有技术中采用固定的气体流量修正因子对多组分气体进行流量信号修正相比，本发明实施例提供的多组分气体的流量测量方法，针对天然气，能够随着气体组分的热导率变化确定出实时的流量修正因子，通过实时流量修正因子对多组分气体的流量信号进行在线修正，减小因采用固定的气体流量修正因子修正带来的误差，从而能够提高天然气的计量准确度。

实施例四

本发明实施例提供一种多组分气体的流量测量装置40，如图4所示，所述装置40包括：

获取单元41，用于动态获取被测气体随热物性变化的修正参数；

计算单元42，用于根据获取单元41获取到的被测气体的修正参数计算被测气体的流量修正因子；

修正单元43，用于根据计算单元42计算出的被测气体的流量修正因子修正被测气体的流量信号，得出被测气体的流量值。

其中，获取单元41具体用于：监测被测气体的热物性变化情况，当被测气体的热物性改变时，获取被测气体当前的修正参数；或者，按照预设周期获取被测气体随热物性变化的修正参数，预设周期为固定周期或根据被测气体的组分变化情况设定；或者，若当前周期计算得到的流量修正因子和上一周期计算得到的流量修正因子相同，则延长下一周期的长度获取被测气体的修正参数。

进一步的，计算单元42具体用于：当获取单元41按照固定周期获取被测气体的修正参数时，若当前周期获取的修正参数和上一周期获取的修正参数不同，则根据当前周期获取的修正参数计算流量修正因子；若当前周期获取的修正参数和上一周期获取的修正参数相同，则直接进入下一个周期获取被测气体的修正参数。

其中，获取单元41具体还用于：根据被测气体的热导率、工况热容和热扩散系数确定修正参数；或者，根据被测气体的热导率、温度和压力确定修正参数。

进一步的，获取单元41还用于：获取标准气体的修正参数和流量修正因子，确定标准气体的流量修正因子与标准气体的修正参数之间的拟合关系，标准气体为用于校准测量仪器和测量过程选定的组分及物性已知的一元或多元气体，至少包括所述被测气体中的一种组分；

则计算单元42具体用于：根据被测气体的修正参数以及拟合关系计算被测气体的流量修正因子。

进一步的，获取单元41具体还用于：在同一条件下，测量参考气体和标准气体的流量计量输出，将参考气体和标准气体的流量计量输出的比值作为标准气体的流量修正因子；根据标准气体的流量修正因子以及标准气体的修正参数，确定拟合关系。

本发明实施例提供的多组分气体的流量测量装置，首先动态获取被测气体随热物性变化的修正参数；然后根据所述被测气体的修正参数计算所述被测气体的流量修正因子；最后根据所述被测气体的流量修正因子修正所述被测气体的流量信号，得出所述被测气体的流量值。与现有技术中采用固定的气体流量修正因子对多组分气体进行流量信号修正相比，本发明能够随着气体组分的物性变化动态地确定出一个实时的流量修正因子，通过实时流量修正因子对多组分气体的流量信号进行在线修正，从而能够提高多组分气体的计量准确度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多组分气体的流量测量方法，其特征在于，包括：

动态获取被测气体随热物性变化的修正参数；根据所述被测气体的修正参数计算所述被测气体的流量修正因子；

根据所述被测气体的流量修正因子修正所述被测气体的流量信号，得出所述被测气体的流量值；

所述动态获取被测气体随热物性变化的修正参数包括：

监测所述被测气体的热物性变化情况，当所述被测气体的热物性改变时，获取所述被测气体当前的修正参数；或者，

按照预设周期获取所述被测气体随热物性变化的修正参数，所述预设周期为固定周期或根据所述被测气体的组分变化情况设定；或者，

若当前周期计算得到的所述流量修正因子和上一周期计算得到的所述流量修正因子相同，则延长下一周期的长度获取所述被测气体的修正参数。

2.根据权利要求1所述的多组分气体的流量测量方法，其特征在于，所述根据所述被测气体的修正参数计算所述被测气体的流量修正因子包括：

当按照固定周期获取所述被测气体的修正参数时，若当前周期获取的修正参数和上一周期获取的修正参数不同，则根据当前周期获取的修正参数计算所述流量修正因子；若当前周期获取的修正参数和上一周期获取的修正参数相同，则直接进入下一个周期获取所述被测气体的修正参数。

3.根据权利要求1所述的多组分气体的流量测量方法，其特征在于，所述动态获取被测气体随热物性变化的修正参数包括：

根据所述被测气体的热导率、工况热容和热扩散系数确定所述修正参数；或者，

根据所述被测气体的热导率、温度和压力确定所述修正参数。

4.根据权利要求1所述的多组分气体的流量测量方法，其特征在于，在所述根据所述被测气体的修正参数计算所述被测气体的流量修正因子之前，还包括：

获取标准气体的修正参数和流量修正因子，确定所述标准气体的流量修正因子与所述标准气体的修正参数之间的拟合关系，所述标准气体为用于校准测量仪器和测量过程选定的组分及物性已知的一元或多元气体，至少包括所述被测气体中的一种组分；

则所述根据所述被测气体的修正参数计算所述被测气体的流量修正因子包括：

根据所述被测气体的修正参数以及所述拟合关系计算所述被测气体的流量修正因子。

5.根据权利要求4所述的多组分气体的流量测量方法，其特征在于，所述获取标准气体的修正参数和流量修正因子，确定所述标准气体的流量修正因子与所述标准气体的修正参数之间的拟合关系包括：

在同一条件下，测量参考气体和所述标准气体的流量计量输出，将所述参考气体和所述标准气体的流量计量输出的比值作为所述标准气体的流量修正因子，其中，所述参考气体可以为已知组分的常见气体；

根据所述标准气体的流量修正因子以及所述标准气体的修正参数，确定所述拟合关系。

6.一种多组分气体的流量测量装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于动态获取被测气体随热物性变化的修正参数；

计算单元，用于根据所述被测气体的修正参数计算所述被测气体的流量修正因子；

修正单元，用于根据所述被测气体的流量修正因子修正所述被测气体的流量信号，得出所述被测气体的流量值；

所述获取单元具体用于：

监测所述被测气体的热物性变化情况，当所述被测气体的热物性改变时，获取所述被测气体当前的修正参数；或者，

按照预设周期获取所述被测气体随热物性变化的修正参数，所述预设周期为固定周期或根据所述被测气体的组分变化情况设定；或者，

若当前周期计算得到的所述流量修正因子和上一周期计算得到的所述流量修正因子相同，则延长下一周期的长度获取所述被测气体的修正参数。

7.根据权利要求6所述的多组分气体的流量测量装置，其特征在于，所述计算单元具体用于：

当所述获取单元按照固定周期获取所述被测气体的修正参数时，若当前周期获取的修正参数和上一周期获取的修正参数不同，则根据当前周期获取的修正参数计算所述流量修正因子；若当前周期获取的修正参数和上一周期获取的修正参数相同，则直接进入下一个周期获取所述被测气体的修正参数。

8.根据权利要求6所述的多组分气体的流量测量装置，其特征在于，所述获取单元具体用于：

根据所述被测气体的热导率、工况热容和热扩散系数确定所述修正参数；或者，

根据所述被测气体的热导率、温度和压力确定所述修正参数。

9.根据权利要求6所述的多组分气体的流量测量装置，其特征在于，所述获取单元还用于：

获取标准气体的修正参数和流量修正因子，确定所述标准气体的流量修正因子与所述标准气体的修正参数之间的拟合关系，所述标准气体为用于校准测量仪器和测量过程选定的组分及物性已知的一元或多元气体，至少包括所述被测气体中的一种组分；

则所述计算单元具体用于：

根据所述被测气体的修正参数以及所述拟合关系计算所述被测气体的流量修正因子。

10.根据权利要求9所述的多组分气体的流量测量装置，其特征在于，所述获取单元具体用于：

在同一条件下，测量参考气体和所述标准气体的流量计量输出，将所述参考气体和所述标准气体的流量计量输出的比值作为所述标准气体的流量修正因子；

根据所述标准气体的流量修正因子以及所述标准气体的修正参数，确定所述拟合关系。