CN111473828B - 商用表零飘消除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种商用表零飘消除方法，超声波流量计包括相对设置在流道的壁面上第一超声波换能器和第二超声波换能器，以及相对设置在流道的壁面上的第三超声波换能器和第四超声波换能器，第一超声波换能器和第二超声波换能器之间的超声波声道与流道的轴线之间的夹角为90°各超声波换能器采用相同的电路；获取Ta和Tb，计算
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；获取Tc和Td，计算
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；将
Figure DEST_PATH_IMAGE006
作为超声波流量计的零飘时间，利用时间差
Figure DEST_PATH_IMAGE008
剔除零飘时间
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
以准确计算流道内的流体流速V，进而根据V和流道的截面面积相应计算获取流道内的流量。该商用表零飘消除方法能够计算零飘时间数据并剔除零飘时间实现了流道内流速以及流量的准确计算，计算的数据更加准确。

Description

商用表零飘消除方法
技术领域
本发明涉及一种商用表零飘消除方法。
背景技术
超声波流量计被广泛的应用在管道中对气体、水流等流体进行计量，如超声波气体流量计多用在大流量的工业领域，在用户更庞大、用气量更小的商用领域中。
超声波流量计通常采用时差法测量流体的流速，由于其内部电路存在零飘的问题，使用时导致超声波在声道中的传播时间包含延时，因而影响流体的流速测量，进而导致其测量精确度下降。现有技术中，该延时只有在流体流速为0时才可测，而在实际应用中无法满足流体流速为0的条件，进而无法应用到实际超声波流量计中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能够在使用过程中计算出零飘时间，进而消除零飘时间对超声波流量计测量精度影响的商用表零飘消除方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种商用表零飘消除方法，其特征在于：超声波流量计包括相对设置在流道的壁面上第一超声波换能器和第二超声波换能器，以及相对设置在流道的壁面上的第三超声波换能器和第四超声波换能器，第一超声波换能器和第二超声波换能器之间的超声波声道与流道的轴线之间的夹角为90°，第三超声波换能器位于第四超声波换能器的下游，并且第三超声波换能器和第四超声波换能器之间的超声波声道与流道的轴线之间的夹角为Ɵ，Ɵ≠90°，各超声波换能器采用相同的电路；
获取自第一超声波换能器发射超声波至第二超声波换能器接收到超声波的时间Ta，获取自第二超声波换能器发射超声波至第一超声波换能器接收到超声波的时间Tb，计算该过程中的时间差
Figure 229784DEST_PATH_IMAGE002
；
获取自第三超声波换能器发射超声波至第四超声波换能器接收到超声波的时间Tc，获取自第四超声波换能器发射超声波至第三超声波换能器接收到超声波的时间Td，计算该过程中的时间差
Figure 417182DEST_PATH_IMAGE004
；
将
Figure 841604DEST_PATH_IMAGE006
作为超声波流量计的零飘时间，超声波流量计在计算流道内的流体流速V时，利用时间差
Figure 89046DEST_PATH_IMAGE008
剔除零飘时间
Figure 97453DEST_PATH_IMAGE006
以准确计算流道内的流体流速V，进而根据V和流道的截面面积相应计算获取流道内的流量。
优选地，超声波流量计在进行流量计算的过程中实现商用表零飘消除方法包括以下步骤：
S1、获取Ta和Tb；
则
Figure DEST_PATH_IMAGE010
(1)
Figure DEST_PATH_IMAGE012
(2)
其中D为第一超声波换能器与第二超声波换能器之间声道的距离，也为流道的直径，C为各超声波换成器的超声波声速，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为第一超声波换能器存在的延时，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为第二超声波换能器存在的延时；
S2、采用相关法计算S1中超声波流量计的时间差
Figure 524761DEST_PATH_IMAGE017
Figure DEST_PATH_IMAGE019
(3)
Figure 239907DEST_PATH_IMAGE006
能作为超声波流量计的零飘时间；
S3、获取Tc和Td；
则
Figure DEST_PATH_IMAGE021
(4)
Figure 1
(5)
其中L为第三超声波换能器与第四超声波换能器之间声道的距离；
S4、采用相关法计算S3中超声波流量计的时间差
Figure 389839DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 2
(6)
S5、利用时差法算出流体的流速V；
Figure 3
(7)
S6、根据气体流速V以及和流道的截面面积相应计算获取流道内的流量Q。
优选地，Ɵ=45°。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的商用表零飘消除方法，将第一超声波换能器SEN1和第二超声波换能器SEN2沿垂直与流道轴线方向相对设置，进而通过第一超声波换能器SEN1和第二超声波换能器SEN2的延时时间差作为超声波流量计的零飘时间数据，如此能够有效的剔除掉零飘时间以实现了流道内流速以及流量的准确计算，获取的流速以及流量数据更加准确，消除了零飘时间对计算准确性的影响，针对小流量也能够实现准确检测。而在进行零飘时间计算式，摆脱了流速为0情况下的测试限制计算更加方便。
附图说明
图1为本发明实施例中超声波流量计在流道上的安装示意图。
图2为本发明实施例中商用表零飘消除方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例中的商用表零飘消除方法，利用下述的超声波流量计实现。
如图1所示，超声波流量计具体包括相对设置在流道的壁面上第一超声波换能器SEN1和第二超声波换能器SEN2，以及相对设置在流道的壁面上的第三超声波换能器SEN3和第四超声波换能器SEN4，第一超声波换能器SEN1和第二超声波换能器SEN2之间的超声波声道与流道的轴线之间的夹角为90°，第三超声波换能器SEN3位于第四超声波换能器SEN4的下游，并且第三超声波换能器SEN3和第四超声波换能器SEN4之间的超声波声道与流道的轴线之间的夹角为Ɵ，Ɵ≠90°本实施例中Ɵ=45°，各超声波换能器采用相同的电路。
如图2所示，超声波流量计工作时，超声波流量计在进行流量计算的过程中实现商用表零飘消除方法包括以下步骤：
S1、获取自第一超声波换能器SEN1发射超声波至第二超声波换能器SEN2接收到超声波的时间Ta，获取自第二超声波换能器SEN2发射超声波至第一超声波换能器SEN1接收到超声波的时间Tb；
则
Figure 816590DEST_PATH_IMAGE010
(1)
Figure 405834DEST_PATH_IMAGE012
(2)
其中D为第一超声波换能器SEN1与第二超声波换能器SEN2之间声道的距离，也为流道的直径，C为各超声波换成器的超声波声速，
Figure 451150DEST_PATH_IMAGE014
为第一超声波换能器SEN1存在的延时，
Figure 282578DEST_PATH_IMAGE016
为第二超声波换能器SEN2存在的延时；
S2、采用相关法计算S1中超声波流量计的时间差
Figure 769054DEST_PATH_IMAGE017
Figure DEST_PATH_IMAGE027
(3)
由于各超声波换能器采用相同的电路，则认为下述的S3中的
Figure 794779DEST_PATH_IMAGE008
与
Figure 61812DEST_PATH_IMAGE017
相同，并且该
Figure 198395DEST_PATH_IMAGE017
能作为超声波流量计的零飘时间，
Figure 601695DEST_PATH_IMAGE006
在流道内的流速为0或者不为0的情况下均不变且能够通过Ta和Tb进行计算，降低了超声波流量计的零飘时间的获取难度；
S3、获取自第三超声波换能器SEN3发射超声波至第四超声波换能器SEN4接收到超声波的时间Tc，获取自第四超声波换能器SEN4发射超声波至第三超声波换能器SEN3接收到超声波的时间Td；
则
Figure 311504DEST_PATH_IMAGE021
(4)
Figure 4
(5)
其中L为第三超声波换能器SEN3与第四超声波换能器SEN4之间声道的距离；
S4、采用相关法计算S3中超声波流量计的时间差
Figure 740529DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 5
(6)
当V=0时，能够获取S3中的零飘时间为
Figure 6
，由于各超声波换能器均采用相同的电路，因此可认为S3中的零飘时间等同于
Figure 631441DEST_PATH_IMAGE006
，即
Figure 7
；
S5、利用时差法算出流体的流速V；
Figure 8
(7)
如当L为81mm时，则
Figure DEST_PATH_IMAGE033
S6、根据气体流速V以及和流道的截面面积相应计算获取流道内的流量Q。
本发明中的商用表零飘消除方法，将第一超声波换能器SEN1和第二超声波换能器SEN2沿垂直与流道轴线方向相对设置，进而通过第一超声波换能器SEN1和第二超声波换能器SEN2的延时时间差作为超声波流量计的零飘时间数据，如此能够有效的剔除掉零飘时间以实现了流道内流速以及流量的准确计算，获取的流速以及流量数据更加准确，消除了零飘时间对计算准确性的影响，针对小流量也能够实现准确检测。而在进行零飘时间计算式，摆脱了流速为0情况下的测试限制计算更加方便。

Claims (2)

1.一种商用表零飘消除方法，其特征在于：超声波流量计包括相对设置在流道的壁面上第一超声波换能器(SEN1)和第二超声波换能器(SEN2)，以及相对设置在流道的壁面上的第三超声波换能器(SEN3)和第四超声波换能器(SEN4)，第一超声波换能器(SEN1)和第二超声波换能器(SEN2)之间的超声波声道与流道的轴线之间的夹角为90°，第三超声波换能器(SEN3)位于第四超声波换能器(SEN4)的下游，并且第三超声波换能器(SEN3)和第四超声波换能器(SEN4)之间的超声波声道与流道的轴线之间的夹角为θ，θ≠90°，各超声波换能器采用相同的电路；
获取自第一超声波换能器(SEN1)发射超声波至第二超声波换能器(SEN2)接收到超声波的时间Ta，获取自第二超声波换能器(SEN2)发射超声波至第一超声波换能器(SEN1)接收到超声波的时间Tb，计算该过程中的时间差△T1＝|Tb-Ta|；
获取自第三超声波换能器(SEN3)发射超声波至第四超声波换能器(SEN4)接收到超声波的时间Tc，获取自第四超声波换能器(SEN4)发射超声波至第三超声波换能器(SEN3)接收到超声波的时间Td，计算该过程中的时间差△T2＝Tc-Td；
将△T1作为超声波流量计的零飘时间，超声波流量计在计算流道内的流体流速V时，利用时间差△T2剔除零飘时间△T1以准确计算流道内的流体流速V，进而根据V和流道的截面面积相应计算获取流道内的流量；
超声波流量计在进行流量计算的过程中实现商用表零飘消除方法包括以下步骤：
S1、获取Ta和Tb；
则
Figure FDA0003313571650000011
Figure FDA0003313571650000012
其中D为第一超声波换能器(SEN1)与第二超声波换能器(SEN2)之间声道的距离，也为流道的直径，C为各超声波换成器的超声波声速，τ1为第一超声波换能器(SEN1)存在的延时，τ2为第二超声波换能器(SEN2)存在的延时；
S2、采用相关法计算S1中超声波流量计的时间差△T1
△T1＝|Tb-Ta|＝|τ2-τ1| (3)
△T1能作为超声波流量计的零飘时间；
S3、获取Tc和Td；
则
Figure FDA0003313571650000021
Figure FDA0003313571650000022
其中L为第三超声波换能器(SEN3)与第四超声波换能器(SEN4)之间声道的距离；
S4、采用相关法计算S3中超声波流量计的时间差△T2；
Figure FDA0003313571650000023
S5、利用时差法算出流体的流速V；
Figure FDA0003313571650000024
S6、根据气体流速V以及和流道的截面面积相应计算获取流道内的流量Q。
2.根据权利要求1所述的商用表零飘消除方法，其特征在于：θ＝45°。
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