CN105403265A - 一种自动校正零点漂移的超声水表及其校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动校正零点漂移的超声水表及方法，装置包括零流量辅助校正换能器组，所述零流量辅助校正换能器组用于检测换能器在无流量干扰下的超声波传播时间差，其与所述信号收发转换装置相信号连接并将数据传送至信号处理与显示装置。其校正方法主要是通过信号处理与显示装置利用测量用换能器组和辅助换能器组测得的时间差进行校正。与现有技术相比，本发明可以将测量结果中的零漂影响量剔除掉，保持超声水表测量的准确性。

Description

一种自动校正零点漂移的超声水表及其校正方法
技术领域
本发明属于水表技术领域，尤其是涉及一种自动校正零点漂移的超声水表及其校正方法。
背景技术
当前，超声水表在封闭管道中对水的计量应用正在普及之中，其测量原理可按下式和图1表述。
超声波正、逆向传播时间：
传播时间差：
体积瞬时流量计算公式：
累积流量计算公式：
式中，—封闭管道中水的瞬时体积流量；—超声水表测量管内径;—换能器安装轴线与测量管轴线之间夹角；、—超声波在介质中的正、逆向传播时间（即从换能器1或2至换能器2或1的传播时间）；—超声波正、逆向传播时间差；—校正系数；—封闭管道中水的累积流量;—测量时间。
影响超声水表长期工作稳定性的主要因素是精密计时芯片所固有的计数“漂移”的问题。随着时间的推移，超声水表在零流量（流速）状态下的测量时间差会出现非零值现象，并且其值会随时间发生非常缓慢的变化。这是一种没有规律可循、又不符合随机分布的“蠕变”，通常称其为“时漂”。由于时漂的存在，超声水表测得的瞬时流量值和累积流量值也会同步发生变化，导致其测量误差增加，测量准确度下降。
由于时漂是一种缓慢变化的蠕变，因此通过数据处理是无法将其消除和削弱的。
超声水表出厂前，需要在流量（流速）为零条件下将超声水表的非正常输出值（即零流量输出值）设置为零，并对其各流量点的示值用标准量进行校正，确定水表各流量点的测量误差。根据上式分析，当流量（流速）为零时，时间差应该为零，因此瞬时流量和累积流量的计算值也为零。实际情况是，校正后的超声水表随着时间的推移，其零流量（流速）条件下的时间差并不为零，而且还会出现缓慢的变化。这个因素会导致出厂校正合格的超声水表在使用一段时间后，其小流量测量段的示值误差发生改变，有的甚至超出标准规定的最大允许误差的范围。
为了提高超声水表测量准确度，拓展流量测量范围，需要随时跟踪超声水表在零流量（流速）状态下的输出值，并及时将其修正为零，这样才能使超声水表测量准确度长期保持在稳定的状态。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种自动校正零点漂移的超声水表，其可以自动对由于零点漂移产生的误差进行修正，进一步提高超声水表的计量准确性。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种自动校正零点漂移的超声水表，包括测量管，所述测量管上对应设置有一组测量用换能器组，所述测量用换能器组连接有信号收发转换装置，所述信号收发转换装置连接有信号处理与显示装置，其特征在于：还包括零流量辅助校正换能器组，所述零流量辅助校正换能器组用于检测换能器在无流量干扰下的超声波传播时间差，其与所述信号收发转换装置相信号连接并将数据传送至信号处理与显示装置。
本发明中，由于辅助校正换能器组的换能器之间的超声波在传播时不会受到流量（流速）等的干扰，因此其时间差等同反映了超声水表在零流量（流速）条件下的时间差的值。这样，当精密计时芯片出现因时间漂移导致辅助校正换能器组出现输出值时，就可以认为在测量用超声换能器的测量结果中也同样含有数值相当的时漂影响量。从而可以将测量结果中的零漂影响量剔除掉，保持超声水表测量的准确性。零流量辅助校正换能器组的零点时漂修正方法既适用于单声道超声水表，也可适用于多声道超声水表。
作为优选，具体的说，上述零流量辅助校正换能器组包括两相对设置的换能器，在两个所述换能器之间具有阻抗匹配材料。
作为优选，上述信号收发转换装置与所述信号处理与显示装置之间通过超声发射装置及超声接收装置实现信号的传递。
本发明同时还提供了一种利用上述水表进行校正的方法，其包括以下步骤：a、所述测量用换能器组测量并计算流体中超声波传播时间差；b、所述零流量辅助校正换能器组同时测量换能器在无流量干扰下的超声波传播时间差；c、步骤a及步骤b中测得的结果均通过所述信号收发转换装置传递至所述信号处理与显示装置；d、所述信号处理与显示装置首先判断所述是否为0，若为0，则直接采用计算瞬时流量和累积流量，若不为0，则修正时间差为-，再采用-计算瞬时流量和累积流量。
本发明同时还提供了另一种利用上述水表进行校正的方法，其包括以下步骤：a、所述测量用换能器组测量并计算流体中超声波传播时间差；b、所述零流量辅助校正换能器组同时测量换能器在无流量干扰下的超声波传播时间差；c、步骤a及步骤b中测得的结果均通过所述信号收发转换装置传递至所述信号处理与显示装置；d、所述信号处理与显示装置修正时间差为-，再采用-计算瞬时流量和累积流量。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明由于辅助校正换能器组的换能器之间的超声波在传播时不会受到流量（流速）等的干扰，因此其时间差等同反映了超声水表在零流量（流速）条件下的时间差的值。这样，当精密计时芯片出现因时间漂移导致辅助校正换能器组出现输出值时，就可以认为在测量用超声换能器的测量结果中也同样含有数值相当的时漂影响量。从而可以将测量结果中的零漂影响量剔除掉，保持超声水表测量的准确性。零流量辅助校正换能器组的零点时漂修正方法既适用于单声道超声水表，也可适用于多声道超声水表。
附图说明
图1为现有技术中超声水表工作原理示意图。
图2为实施例1的超声水表的工作原理示意图。
图3为实施例1的工作流程图。
图4为实施例2的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：参见图2和图3，一种自动校正零点漂移的超声水表，包括测量管1，所述测量管1上对应设置有一组测量用换能器组2，所述测量用换能器组2连接有信号收发转换装置3，所述信号收发转换装置3连接有信号处理与显示装置4，具体到本实施例，所述信号收发转换装置3与所述信号处理与显示装置4之间通过超声发射装置6及超声接收装置7实现信号的传递。超声水表还包括零流量辅助校正换能器组5，所述零流量辅助校正换能器组5用于检测换能器在无流量干扰下的超声波传播时间差，其与所述信号收发转换装置3相信号连接并将数据传送至信号处理与显示装置4。
其中，上述零流量辅助校正换能器组5包括两相对设置的换能器51，在两个所述换能器51之间具有阻抗匹配材料52如：工程塑料聚砜等。
在校正时采用如下方法：一种校正超声水表零点漂移校正方法，其特征在于包括以下步骤：a、所述测量用换能器组2测量并计算流体中超声波传播时间差；b、所述零流量辅助校正换能器组5同时测量换能器在无流量干扰下的超声波传播时间差；c、步骤a及步骤b中测得的结果均通过所述信号收发转换装置3传递至所述信号处理与显示装置4；d、所述信号处理与显示装置4首先判断所述是否为0，若为0，则直接采用计算瞬时流量和累积流量，若不为0，则修正时间差为-，再采用-计算瞬时流量和累积流量。
实施例2：参加图4，本实施例采用与实施例1相同的超声水表，在校正时采用如下方法：一种校正超声水表零点漂移校正方法，其特征在于包括以下步骤：a、所述测量用换能器组2测量并计算流体中超声波传播时间差；b、所述零流量辅助校正换能器组5同时测量换能器在无流量干扰下的超声波传播时间差；c、步骤a及步骤b中测得的结果均通过所述信号收发转换装置3传递至所述信号处理与显示装置4；d、所述信号处理与显示装置4修正时间差为-，再采用-计算瞬时流量和累积流量。

Claims (5)

1.一种自动校正零点漂移的超声水表，包括测量管（1），所述测量管（1）上对应设置有一组测量用换能器组（2），所述测量用换能器组（2）连接有信号收发转换装置（3），所述信号收发转换装置（3）连接有信号处理与显示装置（4），其特征在于：还包括零流量辅助校正换能器组（5），所述零流量辅助校正换能器组（5）用于检测换能器在无流量干扰下的超声波传播时间差，其与所述信号收发转换装置（3）相信号连接并将数据传送至信号处理与显示装置（4）。
2.根据权利要求1所述的一种自动校正零点漂移的超声水表，其特征在于：所述零流量辅助校正换能器组（5）包括两相对设置的换能器（51），在两个所述换能器（51）之间具有阻抗匹配材料（52）。
3.根据权利要求2所述的一种自动校正零点漂移的超声水表，其特征在于：所述信号收发转换装置（3）与所述信号处理与显示装置（4）之间通过超声发射装置（6）及超声接收装置（7）实现信号的传递。
4.一种如权利要求1所述的超声水表的校正方法，其特征在于包括以下步骤：a、所述测量用换能器组（2）测量并计算流体中超声波传播时间差；b、所述零流量辅助校正换能器组（5）同时测量换能器在无流量干扰下的超声波传播时间差；c、步骤a及步骤b中测得的结果均通过所述信号收发转换装置（3）传递至所述信号处理与显示装置（4）；d、所述信号处理与显示装置（4）首先判断所述是否为0，若为0，则直接采用计算瞬时流量和累积流量，若不为0，则修正时间差为-，再采用-计算瞬时流量和累积流量。
5.一种如权利要求1所述的超声水表的校正方法，其特征在于包括以下步骤：a、所述测量用换能器组（2）测量并计算流体中超声波传播时间差；b、所述零流量辅助校正换能器组（5）同时测量换能器在无流量干扰下的超声波传播时间差；c、步骤a及步骤b中测得的结果均通过所述信号收发转换装置（3）传递至所述信号处理与显示装置（4）；d、所述信号处理与显示装置（4）修正时间差为-，再采用-计算瞬时流量和累积流量。
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