CN109738665B - 一种基于皮托管的流速自动测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于皮托管的流速自动测量方法，包括如下步骤：先获取皮托管流速计，包括至少两个标称范围互不相同且相互重叠的差压变送器；测量时，每个差压变送器分别计算得到对应的流速测量值，分别与其差压变送器所对应的最大流速测量值进行比较，将小于最大流速测量值的流速测量值作为有效测量数据；计算有效测量数据中的每个流速测量值与最大流速测量值之间的比值，并将比值最大的流速测量值确定为最终流速测量值并输出至显示器。本发明具有操作方便，能够根据测量对象自动匹配测量量程，有利于提高测量精度，降低检测人员的工作量和劳动强度等优点。

Description

一种基于皮托管的流速自动测量方法

技术领域

本发明涉及流速检测技术领域，特别的涉及一种基于皮托管的流速自动测量方法。

背景技术

目前主流的流速检测方法主要有叶轮式、热式、超声波和皮托管等方法，叶轮式气体流速测量的原理是将机械转动转化为电信号从而测量出风速，测量精度较低，不适合微风速的测量和细小风速变化的测量。热式气体流速测量的原理是基于冷冲击气流带走热元件上的热量，通过热量变化幅度来测量风速，如果来自各个方向的不同气流同时冲击热元件就会造成较大的风速测量误差，同时也无法得到准确的风向信息。超声波风仪的工作原理是利用超声波时差法来实现风速的测量，其缺点成本高且低流速环境下测量误差大，同时对测量环境的噪声要求比较高。皮托管是测量气流总压和静压以确定气流速度，其原理比较简单，价格便宜，但是，由于不同规格的差压变送器具有不同的精度和量程，使得实际使用时，需要根据具体检测工况挑选具有不同量程和精度的皮托管流速计，否则会造成检测数据与检测量程不匹配，产生读数误差或超出检测量程等问题。另外，多个不同量程的皮托管流速计的携带和频繁更换也会增加检测人员的工作量和劳动强度。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种操作方便，能够根据测量对象自动匹配测量量程，有利于提高测量精度，降低检测人员的工作量和劳动强度的基于皮托管的流速自动测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于皮托管的流速自动测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、先获取如下结构的皮托管流速计，包括皮托管检测头和至少两个标称范围互不相同且相互重叠的差压变送器，所述差压变送器通过处理器连接有显示器，所述皮托管检测头的全压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的全压歧管，所述全压歧管分别连接至所述差压变送器；所述皮托管检测头的静压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的静压歧管，所述静压歧管分别连接至所述差压变送器；

S2、获取有效测量数据：测量时，每个所述差压变送器分别将检测到的全压和静压数据送入所述处理器中，计算得到对应的流速测量值；将每个所述流速测量值分别与其差压变送器所对应的最大流速测量值进行比较，将小于其差压变送器所对应的最大流速测量值的流速测量值作为有效测量数据进行暂存；

S3、确定最终流速测量值：计算有效测量数据中的每个流速测量值与其差压变送器所对应的最大流速测量值之间的比值，并将比值最大的流速测量值确定为最终流速测量值并输出至显示器。

由于差压变送器的标称范围不同，且相互重叠，使得整体标称范围为所有差压变送器中的最小测量值到所有差压变送器中的最大测量值，处在此范围内的其他差压变送器的最大测量值将该整体标称范围进行分割，就可以与所有差压变送器中的最小测量值构成不同量程。测量时，每个差压变送器分别对相同的测量对象进行检测，计算得到的流速数据理论上均相等。若计算得到的流速测量值与差压变送器的最大测量值所对应的最大流速测量值相等，说明实际的流速大概率地超出其测量范围，需将其舍弃，而保留那些小于差压变送器的最大测量值所对应的最大流速测量值的流速测量值，进一步的，流速测量值在对应的差压变送器的最大测量值所对应的最大流速测量值中的比值越大，说明越接近该量程段的满量程，其测量的精度就越高，将其作为最终流速测量值可以显著提高测量的准确性。采用上述方案，无需携带多个不同量程的皮托管流速计，且使用过程中无需频繁调整检测的量程，操作使用方便，测量结果准确。

进一步的，所述差压变送器设置有三个，分别为第一差压变送器、第二差压变送器和第三差压变送器；所述第一差压变送器的最大测量值小于所述第二差压变送器的最大测量值，且大于所述第二差压变送器的最小测量值；所述第二差压变送器的最大测量值小于所述第三差压变送器的最大测量值，且大于所述第三差压变送器的最小测量值。

进一步的，还包括一体成型的多通接头，所述多通接头的接头数量与所述全压探头测孔管道和所述全压歧管的数量之和一致；所述全压歧管通过所述多通接头与所述全压探头测孔管道相连，所述静压歧管通过所述多通接头与所述静压探头测孔管道相连。

一种基于皮托管的流速自动测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、先获取如下结构的皮托管流速计，包括皮托管检测头和至少两个标称范围互不相同且相互重叠的差压变送器，所述差压变送器通过处理器连接有显示器，所述皮托管检测头的全压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的全压歧管，所述全压歧管分别连接至所述差压变送器；所述皮托管检测头的静压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的静压歧管，所述静压歧管分别连接至所述差压变送器；

S2、获取有效测量数据：测量时，每个所述差压变送器分别将检测到的全压和静压数据送入所述处理器中，计算得到对应的流速测量值；将每个所述流速测量值分别与其差压变送器所对应的最大流速测量值进行比较，将小于其差压变送器所对应的最大流速测量值的流速测量值作为有效测量数据进行暂存；

S3、确定最终流速测量值：将有效测量数据中的每个流速测量值减去其差压变送器所对应的最小流速测量值，并除以其差压变送器所对应的流速测量量程，将比值最大的流速测量值确定为最终流速测量值并输出至显示器。

这样，通过实际流速测量值在每个差压变送器所对应的流速测量量程内的占比大小，可以保证测量结构更加精准。

一种基于皮托管的流速自动测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、先获取如下结构的皮托管流速计，包括皮托管检测头和至少两个标称范围互不相同且相互重叠的差压变送器，所述差压变送器通过处理器连接有显示器，所述皮托管检测头的全压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的全压歧管，所述全压歧管分别连接至所述差压变送器；所述皮托管检测头的静压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的静压歧管，所述静压歧管分别连接至所述差压变送器；

S2、测量时，每个所述差压变送器分别将检测到的全压和静压数据送入所述处理器中，计算得到对应的流速测量值；计算每个流速测量值与其差压变送器所对应的最大流速测量值之间的比值，并将小于1的比值中的最大比值所对应的流速测量值确定为最终流速测量值并输出至显示器。

一种基于皮托管的流速自动测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、先获取如下结构的皮托管流速计，包括皮托管检测头和至少两个标称范围互不相同且相互重叠的差压变送器，所述差压变送器通过处理器连接有显示器，所述皮托管检测头的全压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的全压歧管，所述全压歧管分别连接至所述差压变送器；所述皮托管检测头的静压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的静压歧管，所述静压歧管分别连接至所述差压变送器；

S2、测量时，每个所述差压变送器分别将检测到的全压和静压数据送入所述处理器中，计算得到对应的流速测量值；将每个流速测量值减去其差压变送器所对应的最小流速测量值，并除以其差压变送器所对应的流速测量量程，将小于1的比值中的最大比值所对应的流速测量值确定为最终流速测量值并输出至显示器。

综上所述，本发明具有操作方便，能够根据测量对象自动匹配测量量程，有利于提高测量精度，降低检测人员的工作量和劳动强度等优点。

附图说明

图1为一种皮托管流速计的电路结构框图。

图2为本发明方法的流程示意图。

图3为流速测量的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1所示，一种皮托管流速计，包括微处理器、皮托管检测头、环境压力探头、管道温度探头、管道压力探头、RFID读卡模块、通信模块、液晶显示屏和三个差压变送器，即图中的差压探头，分别为第一差压变送器、第二差压变送器和第三差压变送器；所述第一差压变送器的最大测量值小于所述第二差压变送器的最大测量值，且大于所述第二差压变送器的最小测量值；所述第二差压变送器的最大测量值小于所述第三差压变送器的最大测量值，且大于所述第三差压变送器的最小测量值。皮托管检测头的全压探头测孔管道的另一端具有三个全压歧管，所述全压歧管分别连接至所述差压变送器；所述皮托管检测头的静压探头测孔管道的另一端具有三个的静压歧管，所述静压歧管分别连接至所述差压变送器。所述环境压力探头与微处理器的第一数字输入端连接，所述管道温度探头与微处理器的第二数字输入端连接，所述管道压力探头与微处理器的第三数字输入端连接，所述RFID读卡模块与微处理器的第一输入输出端连接，所述通信模块与微处理器的第二输入输出端连接；第一差压变送器的数据输出端与微处理器的第四数字输入端连接，第二差压变送器的数据输出端与微处理器的第五数字输入端连接，第三差压变送器的数据输出端与微处理器的第六数字输入端连接，所述显示模块的数据输入输出端与微处理器的第三输入输出端连接。还包括按键操作板和电池模块，所述按键操作板与微处理器的控制端口连接，所述电池模块与微处理器的电源端口连接。

具体实施时，所述全压歧管通过一体成型的多通接头与所述全压探头测孔管道相连，所述静压歧管通过一体成型的多通接头与所述静压探头测孔管道相连，本实施例中，多通接头为四通接头。

如图2所示，本发明在皮托管测气体流速的原理基础上，通过实现差压分段的方法来达到气体流速检测的大量程、高精度的功能。首先根据气体流速测量精度和量程确定合适的差压探头量程和精度，皮托管插入待测气体流速环境中进行差压测量时，所有选择的差压探头均开始工作，通过真实差压判断来选定具体的一个或几个探头的采集值作为计算气体流速的原始值，本发明根据图3中的判断流程进行差压分段检测。

实施例1：

测量时，每个所述差压变送器分别将检测到的全压和静压数据送入所述处理器中，计算得到对应的流速测量值；将每个所述流速测量值分别与其差压变送器所对应的最大流速测量值进行比较，将小于其差压变送器所对应的最大流速测量值的流速测量值作为有效测量数据进行暂存；计算有效测量数据中的每个流速测量值与其差压变送器所对应的最大流速测量值之间的比值，并将比值最大的流速测量值确定为最终流速测量值并输出至显示器。

由于差压变送器的标称范围不同，且相互重叠，使得整体标称范围为所有差压变送器中的最小测量值到所有差压变送器中的最大测量值，处在此范围内的其他差压变送器的最大测量值将该整体标称范围进行分割，就可以与所有差压变送器中的最小测量值构成不同量程。测量时，每个差压变送器分别对相同的测量对象进行检测，计算得到的流速数据理论上均相等。若计算得到的流速测量值与差压变送器的最大测量值所对应的最大流速测量值相等，说明实际的流速大概率地超出其测量范围，需将其舍弃，而保留那些小于差压变送器的最大测量值所对应的最大流速测量值的流速测量值，进一步的，流速测量值在对应的差压变送器的最大测量值所对应的最大流速测量值中的比值越大，说明越接近该量程段的满量程，其测量的精度就越高，将其作为最终流速测量值可以显著提高测量的准确性。采用上述方案，无需携带多个不同量程的皮托管流速计，且使用过程中无需频繁调整检测的量程，操作使用方便，测量结果准确。

实施例2：

测量时，每个所述差压变送器分别将检测到的全压和静压数据送入所述处理器中，计算得到对应的流速测量值；将每个所述流速测量值分别与其差压变送器所对应的最大流速测量值进行比较，将小于其差压变送器所对应的最大流速测量值的流速测量值作为有效测量数据进行暂存；将有效测量数据中的每个流速测量值减去其差压变送器所对应的最小流速测量值，并除以其差压变送器所对应的流速测量量程，将比值最大的流速测量值确定为最终流速测量值并输出至显示器。

这样，通过实际流速测量值在每个差压变送器所对应的流速测量量程内的占比大小，可以保证测量结构更加精准。

实施例3：

测量时，每个所述差压变送器分别将检测到的全压和静压数据送入所述处理器中，计算得到对应的流速测量值；计算每个流速测量值与其差压变送器所对应的最大流速测量值之间的比值，并将小于1的比值中的最大比值所对应的流速测量值确定为最终流速测量值并输出至显示器。

实施例4：

测量时，每个所述差压变送器分别将检测到的全压和静压数据送入所述处理器中，计算得到对应的流速测量值；将每个流速测量值减去其差压变送器所对应的最小流速测量值，并除以其差压变送器所对应的流速测量量程，将小于1的比值中的最大比值所对应的流速测量值确定为最终流速测量值并输出至显示器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，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 (6)

1.一种基于皮托管的流速自动测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、先获取如下结构的皮托管流速计，包括皮托管检测头和至少两个标称范围互不相同且相互重叠的差压变送器，所述差压变送器通过处理器连接有显示器，所述皮托管检测头的全压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的全压歧管，所述全压歧管分别连接至所述差压变送器；所述皮托管检测头的静压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的静压歧管，所述静压歧管分别连接至所述差压变送器；

S2、获取有效测量数据：测量时，每个所述差压变送器分别将检测到的全压和静压数据送入所述处理器中，计算得到对应的流速测量值；将每个所述流速测量值分别与其差压变送器所对应的最大流速测量值进行比较，将小于其差压变送器所对应的最大流速测量值的流速测量值作为有效测量数据进行暂存；

S3、确定最终流速测量值：计算有效测量数据中的每个流速测量值与其差压变送器所对应的最大流速测量值之间的比值，并将比值最大的流速测量值确定为最终流速测量值并输出至显示器。

2.如权利要求1所述的基于皮托管的流速自动测量方法，其特征在于，所述差压变送器设置有三个，分别为第一差压变送器、第二差压变送器和第三差压变送器；所述第一差压变送器的最大测量值小于所述第二差压变送器的最大测量值，且大于所述第二差压变送器的最小测量值；所述第二差压变送器的最大测量值小于所述第三差压变送器的最大测量值，且大于所述第三差压变送器的最小测量值。

3.如权利要求1所述的基于皮托管的流速自动测量方法，其特征在于，还包括一体成型的多通接头，所述多通接头的接头数量与所述全压探头测孔管道和所述全压歧管的数量之和一致；所述全压歧管通过所述多通接头与所述全压探头测孔管道相连，所述静压歧管通过所述多通接头与所述静压探头测孔管道相连。

4.一种基于皮托管的流速自动测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、先获取如下结构的皮托管流速计，包括皮托管检测头和至少两个标称范围互不相同且相互重叠的差压变送器，所述差压变送器通过处理器连接有显示器，所述皮托管检测头的全压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的全压歧管，所述全压歧管分别连接至所述差压变送器；所述皮托管检测头的静压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的静压歧管，所述静压歧管分别连接至所述差压变送器；

S2、获取有效测量数据：测量时，每个所述差压变送器分别将检测到的全压和静压数据送入所述处理器中，计算得到对应的流速测量值；将每个所述流速测量值分别与其差压变送器所对应的最大流速测量值进行比较，将小于其差压变送器所对应的最大流速测量值的流速测量值作为有效测量数据进行暂存；

S3、确定最终流速测量值：将有效测量数据中的每个流速测量值减去其差压变送器所对应的最小流速测量值，并除以其差压变送器所对应的流速测量量程，将比值最大的流速测量值确定为最终流速测量值并输出至显示器。

5.一种基于皮托管的流速自动测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、先获取如下结构的皮托管流速计，包括皮托管检测头和至少两个标称范围互不相同且相互重叠的差压变送器，所述差压变送器通过处理器连接有显示器，所述皮托管检测头的全压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的全压歧管，所述全压歧管分别连接至所述差压变送器；所述皮托管检测头的静压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的静压歧管，所述静压歧管分别连接至所述差压变送器；

S2、测量时，每个所述差压变送器分别将检测到的全压和静压数据送入所述处理器中，计算得到对应的流速测量值；计算每个流速测量值与其差压变送器所对应的最大流速测量值之间的比值，并将小于1的比值中的最大比值所对应的流速测量值确定为最终流速测量值并输出至显示器。

6.一种基于皮托管的流速自动测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、先获取如下结构的皮托管流速计，包括皮托管检测头和至少两个标称范围互不相同且相互重叠的差压变送器，所述差压变送器通过处理器连接有显示器，所述皮托管检测头的全压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的全压歧管，所述全压歧管分别连接至所述差压变送器；所述皮托管检测头的静压探头测孔管道的另一端具有与所述差压变送器数量一致的静压歧管，所述静压歧管分别连接至所述差压变送器；

S2、测量时，每个所述差压变送器分别将检测到的全压和静压数据送入所述处理器中，计算得到对应的流速测量值；将每个流速测量值减去其差压变送器所对应的最小流速测量值，并除以其差压变送器所对应的流速测量量程，将小于1的比值中的最大比值所对应的流速测量值确定为最终流速测量值并输出至显示器。

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