CN112504410A - 一种校正射流水表流量计算的方法、射流水表以及校正补偿系数的计量方法 - Google Patents

一种校正射流水表流量计算的方法、射流水表以及校正补偿系数的计量方法 Download PDF

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Abstract

一种校正射流水表流量计算的方法、射流水表以及校正补偿系数的计量方法。本发明公开了一种校正射流水表流量计算的方法,包括:采集水流的振荡频率;采集所述水流的温度;获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数;基于所述校正补偿系数和所述振荡频率计算获得所述水流的流量值。本发明可以提高射流水表的计量准确性。

Description

一种校正射流水表流量计算的方法、射流水表以及校正补偿 系数的计量方法
技术领域
本发明涉及射流水表技术领域,尤其涉及一种校正射流水表流量计算的方法、射流水表以及校正补偿系数的计量方法。
背景技术
现有技术中,射流(冷热)水表均未考虑对流量进行温度补偿校正。而根据射流表工作原理,一定温度和流量条件下,斯特劳哈系数为常数,射流表的流量(流速)与射流振荡频率比值为一定值。根据此原理,通过测量射流振荡频率,可以换算出流量大小,进而积算得到用水量大小。实际工作过程中,由于水温变化,引起水的流体动力粘度特性发生变化,斯特劳哈系数也发生改变。斯特劳哈系数的变化会造成射流振荡频率发生改变,如果仍以原温度下的流量-频率比值换算,最终将对射流表的计量准确性造成影响。
发明内容
本发明提供一种校正射流水表流量计算的方法、射流水表以及校正补偿系数的计量方法,其可以提高射流水表的计量准确性。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种校正射流水表流量计算的方法,包括:
采集水流的振荡频率;
采集所述水流的温度;
获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数;
基于所述校正补偿系数和所述振荡频率计算获得所述水流的流量值。
作为上述技术方案的优选,在步骤获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数之前,所述方法还包括:判断所述水流是否达到补偿条件,如果判断结果为是则获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数。
作为上述技术方案的优选,所述判断所述水流是否达到补偿条件包括:判断所述振荡频率是否小于设定值。
作为上述技术方案的优选,所述步骤获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数包括:判断是否存储有与所述水流的温度对应的校正补偿系数,如果判断结果为是则调取所述校正补偿系数,如果判断结果为否则确定所述水流的温度所在的温度区间并调取所述温度区间两个温度端值所对应的两个校正补偿系数计算获得所述水流的温度对应的校正补偿系数。
作为上述技术方案的优选,所述方法还包括:存储多组不同的水流温度所对应的校正补偿系数。
本发明另一种射流水表,所述射流水表至少具有流量计算系统,所述流量计算系统包括:
第一采集单元,用于采集水流的振荡频率;
第二采集单元,用于采集所述水流的温度;
获取单元,用于获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数;
计算单元,用于基于所述校正补偿系数和所述振荡频率计算获得所述水流的流量值。
作为上述技术方案的优选,所述射流水表还包括判断单元,所述判断单元用于判断所述水流是否达到补偿条件。
作为上述技术方案的优选,所述判断单元具体还用于判断所述振荡频率是否小于设定值。
作为上述技术方案的优选,所述获取单元具体还用于:判断是否存储有与所述水流的温度对应的校正补偿系数,如果判断结果为是则调取所述校正补偿系数,如果判断结果为否则确定所述水流的温度所在的温度区间并调取所述温度区间两个温度端值所对应的两个校正补偿系数计算获得所述水流的温度对应的校正补偿系数。
本发明还一方面提供了一种校正补偿系数的计量方法,包括:
将具有相同温度的多组不同流量的水体通入射流水表测量得到每一流量水体所对应的振荡频率,获得所述射流水表在相同温度下流量与振荡频率之间的变化关系;
将具有不同温度的多组相同流量的水体通入射流水表测量得到每一流量水体所对应的振荡频率,获得所述射流水表在相同流量下水流温度与振荡频率之间的变化关系;
将多组已经测量了实际温度的水体通过射流水表测量得到每一水体所对应的测量温度,获得所述射流水表在不同水流温度情况下的温度测量误差;
计算获得多组不同的水流温度所对应的校正补偿系数。
本发明提供的一种校正射流水表流量计算的方法,其在计量进入射流水表的水流的流量的时候,会先测量水流的温度,水流在进入射流腔体的时候会产生稳定的振荡频率,并且测量水流进入射流水表的射流腔体时产生的振荡频率,因为随着温度的变化,振荡频率和流量之间的比值也会发生变化,因此在通过振荡频率计算流量的时候设置,相较于现有技术中的射流水表计算流量的时候忽略水流温度变化所带来的误差,本发明一种校正射流水表流量计算的方法可以提高射流水表的计量准确性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1示出了本发明实施例一种校正射流水表流量计算的方法的流程示意图;
图2示出了本发明实施例中一种射流水表的结构示意图;
图3示出本发明实施例中信息获取组件的结构示意图;
图4示出了本发明实施例中温度传感器的安装结构示意图;
图5示出了本发明实施例中射流水表的流量计量系统的结构示意图。
图中:10、射流腔体;20、射流入口;30、反馈通道;40、射流出口;101、第一采集单元;102、第二采集单元;103、获取单元;104、计算单元;800、信息获取组件;801、第一磁性部件;802、第二磁性部件;803、金属电极;804、温度传感器;805、导线;806、密封胶层。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参见图1,本发明实施例提供了一种校正射流水表流量计算的方法,包括:
步骤100:采集水流的振荡频率;
步骤200:采集所述水流的温度;
步骤300:获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数;
步骤400:基于所述校正补偿系数和所述振荡频率计算获得所述水流的流量值。
本实施例提供的一种校正射流水表流量计算的方法,其在计量进入射流水表的水流的流量的时候,会先测量水流的温度,水流在进入射流腔体的时候会产生稳定的振荡频率,并且测量水流进入射流水表的射流腔体时产生的振荡频率,因为随着温度的变化,振荡频率和流量之间的比值也会发生变化,因此在通过振荡频率计算流量的时候设置,相较于现有技术中的射流水表计算流量的时候忽略水流温度变化所带来的误差,本发明一种校正射流水表流量计算的方法可以提高射流水表的计量准确性。
具体而言,现有技术中在采集进入射流水表的射流腔体的水流的振荡频率值之后直接将振荡频率的数值带入公式进行计算,因此其计算过程基于的是振荡频率与流量的比值为一恒定值,而实际过程中,该流量和振荡频率的比值是会被水流的温度所影响的。
举例说明:如测量到进入射流水表的水流其水温为25摄氏度,并且该水流的振荡频率为F0,然后存储装置中有事前存储的多组25摄氏度所对应的并且在实验过程之中获得的校正之后的校正补偿系数,然后将该校正补偿系数带入到原计算公式并且结合振荡频率F0进行计算,其计算结果更加接近实际流量,因此其计量可以更加准确。
在本实施例的进一步可实施方式中,在步骤获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数之前,所述方法还包括:判断所述水流是否达到补偿条件,如果判断结果为是则获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数。
本实施例中在补偿之前还需要判断是否达到补偿条件,排除了不需要进行温度补偿的状况,可以减小计算量以及校正补偿系数的存储数量,可以提高计量效率。
具体而言,在射流水表中流量较大的时候,温度对于流量和振荡频率之间的比值是极其微小的,因此在较大流量下,该温度的影响因素可以忽略不计,也就是说,在大流量的情况下认为流量和振荡频率之间的比值为恒定的,因此可以采用原计算公式直接将振荡频率的数值代入公式进行计算。
当然,该补偿条件的判断依据为水流的流量大小,属于大流量则不需要校正补偿,属于小流量则需要启动流量计算的校正补偿,其可以在射流水表之中设置该大流量和小流量之间的临界流量值,当然该临界流量值可以通过实验获得该数据。
在本实施例的进一步可实施方式中,判断水流是否达到补偿条件包括:判断振荡频率是否小于设定值。
本实施例中通过直接判断振荡频率来判断是否为大流量还是小流量,不需要在经过计算流量过程来判断是否满足启动补偿的条件,可以使得射流水表更加灵敏,减少计算过程。
在本实施例的进一步可实施方式中,所述步骤获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数包括:判断是否存储有与所述水流的温度对应的校正补偿系数,如果判断结果为是则调取所述校正补偿系数,如果判断结果为否则确定所述水流的温度所在的温度区间并调取所述温度区间两个温度端值所对应的两个校正补偿系数计算获得所述水流的温度对应的校正补偿系数。
本实施例之中可以提高校正补偿系数获得的便利性。
举例说明:如射流水表设置有5摄氏度到35摄氏度之间的所对应的校正补偿系数,具体可以每间隔5摄氏度设置一校正补偿系数,如5摄氏度、10摄氏度、15摄氏度、20摄氏度、25摄氏度、30摄氏度以及35摄氏度每一温度值对应一校正补偿系数,当测量的温度没有与之对应的校正补偿系数,如22.5摄氏度并没有与之对应的校正补偿系数,因此则取20摄氏度对应的校正补偿系数和25摄氏度对应的校正补偿系数,通过差值以及比值计算获得22.5摄氏度对应的校正补偿系数。
另外,为了获得更高的准确性,可以缩短温度的间隔区间,如可以采用每间隔1摄氏度设置一校正补偿系数。
在本实施例的进一步可实施方式中,所述方法还包括:存储多组不同的水流温度所对应的校正补偿系数。
本实施例中直接采用存储校正补偿系数的方式来设置校正补偿系数,可以减少计量过程,提高射流水表的灵敏度。
参见图2至图4,本发明实施例另一方面还提供了一种射流水表,
该射流水表中具有射流腔体10,并且在射流腔体10的两侧分别设置有反馈通道30,并且射流腔体10具有射流入口20和射流出口40,水流从射流腔体10的射流入口20进入,并且从射流出口40中排出,基于射流腔体10的特殊结构,水流进入射流腔体10之后会形成稳定的振荡,并且在射流腔体10流速变化最大的位置设置有三个信息获取组件800,该信息获取组件800主要用于采集进入射流腔体10水流所产生的振荡频率。
本实施例中信息获取组件800的至少包括金属电极803,金属电极803的前端伸入射流腔体10中能够与进入射流腔体10中的水流接触,温度传感器804设置于金属电极803的内部。
本实施例中温度传感器804设置在金属电极803的内部,进入射流腔体10中的水流与金属电极803接触,水流的温度可以通过金属电极803传导至温度传感器804,因此温度传感器804能够收集进入射流腔体10中水流的温度信息,将温度传感器804设置在金属电极803的内部可以对温度传感器804起到保护作用,延长温度传感器804的使用寿命,另外,其可以使得信息获取组件800具有双重功能,既能用于采集进入射流腔体10中水流的振荡信息,还能用于采集温度信息,还有,其不需要为温度传感器804额外增设安装位置,不仅方便安装,节省安装空间,而且还可以更加安全。
另外,本实施例中的金属电极803可以采用导热金属较好的金属材质,其可以更加有利于将水流的温度传递给温度传感器804,另外,本实施例中由于水流的温度为通过金属电极803传递给温度传感器804因此其测量温度与水流的实际温度之间存在误差,因此可以通过设置误差补偿进行修正。
还有,本实施例中的信息获取组件800还包括第一磁性部件801和第二磁性部件802,金属电极803位于第一磁性部件801和第二磁性部件802之间。
本实施例中第一磁性部件801和第二磁性部件802之间形成磁场,金属电极803位于该第一磁性部件801和第二磁性部件802形成的磁场中,进入射流腔体10的水流形成稳定振荡,稳定振荡的水流不同方向切割该磁场,金属电极803的电势与稳定振荡的水流的振荡频率对应变换,基于该电势变换获得振荡频率,通过水流的振荡频率计算可以获得流量数据,本实施例中的信息获取组件800结构简单而且工作稳定。
金属电极803为一端开口的筒体,温度传感器804与筒体的中心孔对应。
本实施例中的金属电极803结构简单,有利于加工成型,并且温度传感器804能够更加方便地安装在金属电极803内部,温度传感器804与中心孔对应可以使得温度传感器804与金属电极803内表面接触,更加有利于温度的传导。
本实施例中的筒体的中心孔的开口处设置有密封胶层806。
本实施例中的密封胶层806可以对温度传感器804起到保护作用,另外,本实施例中与温度传感器804连接的导线805穿过密封胶层806伸出中心孔。
本实施例的射流水表至少具有流量计算系统,流量计算系统包括:
第一采集单元101,用于采集水流的振荡频率;
第二采集单元102,用于采集所述水流的温度;
获取单元103,用于获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数;
计算单元104,用于基于所述校正补偿系数和所述振荡频率计算获得所述水流的流量值。
在本实施例的进一步可实施方式中,射流水表还包括判断单元,所述判断单元用于判断所述水流是否达到补偿条件。
在本实施例的进一步可实施方式中,判断单元具体还用于判断所述振荡频率是否小于设定值。
在本实施例的进一步可实施方式中,获取单元具体还用于:判断是否存储有与所述水流的温度对应的校正补偿系数,如果判断结果为是则调取所述校正补偿系数,如果判断结果为否则确定所述水流的温度所在的温度区间并调取所述温度区间两个温度端值所对应的两个校正补偿系数计算获得所述水流的温度对应的校正补偿系数。
本发明实施例还一方面提供了一种校正补偿系数的计量方法,包括:
将具有相同温度的多组不同流量的水体通入射流水表测量得到每一流量水体所对应的振荡频率,获得所述射流水表在相同温度下流量与振荡频率之间的变化关系;
将具有不同温度的多组相同流量的水体通入射流水表测量得到每一流量水体所对应的振荡频率,获得所述射流水表在相同流量下水流温度与振荡频率之间的变化关系;
将多组已经测量了实际温度的水体通过射流水表测量得到每一水体所对应的测量温度,获得所述射流水表在不同水流温度情况下的温度测量误差;
计算获得多组不同的水流温度所对应的校正补偿系数。
具体而言,在一定范围内,射流流速u和振荡频率f遵循斯特劳哈准则,即
Figure BDA0002812224010000101
式中,d为与射流振荡腔体特征尺寸有关的参数;在较宽的流体流速和密度范围内,st值基本恒定,所以射流腔中水流的振荡频率f和通过腔体的水流体积流量Q呈线性关系,通过测量出水流的振荡频率f,即可通过函数关系获得流量值Q;
在标准水温为t0时,通过标定不同流量Qi、Qi+1、Qi+2对应的振荡频率fj、fj+1、fj+2拟合得到流量Q和振荡频率f的函数关系:Q=K0·f(公式2)。
实际工作过程中,由于水温变化,引起水的流体动力粘度特性发生变化,造成射流振荡频率发生改变,在流量Qi下,标定不同水流温度tk、tk+1、tk+2对应的振荡频率fh、fh+1、fh+2拟合得到振荡频率f水温t1的函数关系:
Figure BDA0002812224010000102
标定不同水流温度tk、tk+1、tk+2对应的温度传感器输出温度th、th+1、th+2...,拟合得到水温t1-传感器温度t2的函数关系:t2=K2t1-h2(公式4);
根据以上函数关系,在传感器测量温度为ti时,根据(公式4)获得实际水温为tj,根据(公式3)获得水流修正振荡频率为fj,根据(公式2)重新校正标准水温t0对应流量Q-振荡频率f的比值系数为
Figure BDA0002812224010000103
值即校正后流量
Figure BDA0002812224010000104
以补偿水温变化对流量测量结果的影响,以此来获取任意组校正补偿系数
Figure BDA0002812224010000105
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种校正射流水表流量计算的方法,其特征在于,包括:
采集水流的振荡频率;
采集所述水流的温度;
获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数;
基于所述校正补偿系数和所述振荡频率计算获得所述水流的流量值。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数之前,所述方法还包括:判断所述水流是否达到补偿条件,如果判断结果为是则获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述判断所述水流是否达到补偿条件包括:判断所述振荡频率是否小于设定值。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数包括:判断是否存储有与所述水流的温度对应的校正补偿系数,如果判断结果为是则调取所述校正补偿系数,如果判断结果为否则确定所述水流的温度所在的温度区间并调取所述温度区间两个温度端值所对应的两个校正补偿系数计算获得所述水流的温度对应的校正补偿系数。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:存储多组不同的水流温度所对应的校正补偿系数。
6.一种射流水表,所述射流水表至少具有流量计算系统,其特征在于,所述流量计算系统包括:
第一采集单元,用于采集水流的振荡频率;
第二采集单元,用于采集所述水流的温度;
获取单元,用于获取与所述水流的温度对应的校正补偿系数;
计算单元,用于基于所述校正补偿系数和所述振荡频率计算获得所述水流的流量值。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述射流水表还包括判断单元,所述判断单元用于判断所述水流是否达到补偿条件。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述判断单元具体还用于判断所述振荡频率是否小于设定值。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取单元具体还用于:判断是否存储有与所述水流的温度对应的校正补偿系数,如果判断结果为是则调取所述校正补偿系数,如果判断结果为否则确定所述水流的温度所在的温度区间并调取所述温度区间两个温度端值所对应的两个校正补偿系数计算获得所述水流的温度对应的校正补偿系数。
10.一种校正补偿系数的计量方法,其特征在于,包括:
将具有相同温度的多组不同流量的水体通入射流水表测量得到每一流量水体所对应的振荡频率,获得所述射流水表在相同温度下流量与振荡频率之间的变化关系;
将具有不同温度的多组相同流量的水体通入射流水表测量得到每一流量水体所对应的振荡频率,获得所述射流水表在相同流量下水流温度与振荡频率之间的变化关系;
将多组已经测量了实际温度的水体通过射流水表测量得到每一水体所对应的测量温度,获得所述射流水表在不同水流温度情况下的温度测量误差;
计算获得多组不同的水流温度所对应的校正补偿系数。
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