CN113483838A - 一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法，涉及超声波燃气表技术领域，包括在超声波燃气表流道结构中分别水平安装超声波换能器I和超声波换能器II；测量超声波换能器I的超声波信号收发端与超声波换能器II超声波信号收发端之间的直线距离。通过重新改良超声波燃气表流道的分布结构，具体为将原有超声波燃气表配套的两个超声波换能器的位置，由原先与流道之间存在夹角θ，改良成两个超声波换能器水平设置在流道中，从而避免了夹角θ的存在，在实际使用时，根据测量原理的计算公式可以得出，不存在夹角θ之后，整个超声波燃气表中气体流速信号会增大，从而提高整个超声波燃气表测量的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及超声波燃气表技术领域，具体为一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法。
背景技术
超声波燃气表(流量计)是一种依托互联网对燃气表(流量计)进行遥测、遥信、遥控方式，实现燃气表(流量计)自动抄表、运行状况的监测、网络自助充值缴费、安全报警及阀门控制等功能，通过用气分析辅助燃气运营管理决策的制定，形成智能化网络计量模式的高精度、高可靠、宽量程、高性价比的计量仪表。广泛应用于城市燃气检测或计量等领域。
但是，目前所使用的超声波燃气表，其测量原理及结构如图2所示，在图2中，用于测量信号的两个超声波换能器的安装位置与超声波燃气表的流道之间存在角度θ，在后续的计算过程中，因为该安装角度θ，直接对超声波燃气表中气体流速信号的大小造成影响，从而促使测量数据不准确的问题，为此，本领域的技术人员提出了一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法，解决了现有的超声波燃气表的结构中，用于测量信号的两个超声波换能器的安装位置与超声波燃气表的流道之间存在角度θ，在后续的计算过程中，因为该安装角度θ，直接对超声波燃气表中气体流速信号的大小造成影响，从而促使测量数据不准确的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法,包括如下步骤：
S1、在超声波燃气表流道结构的上游段和下游段分别对应安装超声波换能器I和超声波换能器II；
S2、测量所述超声波换能器I的超声波信号收发端与所述超声波换能器II超声波信号收发端之间的直线距离，并记为声道长度L；
S3、向所述超声波燃气表流道结构中通入流动介质；
S4、所述超声波换能器I向所述超声波换能器II发出超声波信号，并获得信号传播时间t1；
S5、所述超声波换能器II由相反方向再向所述超声波换能器I发出超声波信号，并获得信号传播时间t2；
S6、通过所述t1、t2，再结合计算公式，即可得到所述超声波燃气表流道结构的工况体积流量。
进一步的，所述超声波燃气表流道结构上游段和下游段的内径尺寸相同，且超声波燃气表流道结构中间区段的内径尺寸小于上游段的内径尺寸。
进一步的，所述超声波换能器I和超声波换能器II超声波信号收发端的位置位于所述超声波燃气表流道结构的中心线上，所述超声波信号收发端发出的信号传播沿着所述中心线的方向。
进一步的，在所述步骤S6中，所述计算公式包括：
进一步的，所述计算公式还包括：
进一步的，所述计算公式还包括：
进一步的，所述计算公式还包括：
Q＝KV1S (d)。
进一步的，在所述公式(a)、(b)、(c)、(d)中，
t1表示超声波在流体中顺流传播的时间；
t2表示超声波在流体中逆流传播的时间；
L表示声道长度；
C表示声波在流体中传播的速度；
V1表示流体的轴向平均流速；
K表示流量系数；
Q表示工况体积流量；
S表示流道截面积。
有益效果
本发明提供了一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
该增大超声波燃气表中气体流速信号的方法，通过重新改良超声波燃气表流道的分布结构，从而对超声波燃气表的测量原理做出调整，具体为将原有超声波燃气表配套的两个超声波换能器的位置，由原先与流道之间存在夹角θ，改良成两个超声波换能器水平设置在流道中，从而避免了夹角θ的存在，在实际使用时，根据测量原理的计算公式可以得出，不存在夹角θ之后，整个超声波燃气表中气体流速信号会增大，从而提高整个超声波燃气表测量的精确度。
附图说明
图1为本发明改进后的测量原理结构示意图；
图2为现有技术的测量原理结构示意图。
图中：1、超声波燃气表流道结构；2、超声波换能器I；3、超声波换能器II。
具体实施方式
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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法,包括如下步骤：
S1、超声波燃气表流道结构1上游段和下游段的内径尺寸相同，且超声波燃气表流道结构1中间区段的内径尺寸小于上游段的内径尺寸，在超声波燃气表流道结构1的上游段和下游段分别对应安装超声波换能器I 2和超声波换能器II 3，超声波换能器I 2和超声波换能器II 3超声波信号收发端的位置位于超声波燃气表流道结构1的中心线上，超声波信号收发端发出的信号传播沿着中心线的方向；
S2、测量超声波换能器I 2的超声波信号收发端与超声波换能器II 3超声波信号收发端之间的直线距离，并记为声道长度L；
S3、向超声波燃气表流道结构1中通入流动介质；
S4、超声波换能器I 2向超声波换能器II 3发出超声波信号，并获得信号传播时间t1；
S5、超声波换能器II 3由相反方向再向超声波换能器I 2发出超声波信号，并获得信号传播时间t2；
S6、通过t1、t2，再结合计算公式，即可得到超声波燃气表流道结构1的工况体积流量。
另外，在步骤S6中，计算公式包括：
Q＝KV1S (d)。
在上述公式(a)、(b)、(c)、(d)中，
t1表示超声波在流体中顺流传播的时间；
t2表示超声波在流体中逆流传播的时间；
L表示声道长度；
C表示声波在流体中传播的速度；
V1表示流体的轴向平均流速；
K表示流量系数；
Q表示工况体积流量；
S表示流道截面积。
另外，为了对本实施例进一步详细说明，请参阅图2，图2为现有超声波燃气表的流道示意图，从图中可以看出，现有在超声波燃气表的流道中安装有两个与流道之间存在夹角θ的两个超声波换能器，且该超声波燃气表的流道的内径尺寸整体上没有做出改变，同理，按照上述原理，对该结构基础下的工况体积流量Q进行计算，如下：
Q＝KVS (h)
在上述公式(e)、(f)、(g)、(h)中，
t1表示超声波在流体中顺流传播的时间；
t2表示超声波在流体中逆流传播的时间；
L表示声道长度；
C表示声波在流体中传播的速度；
V表示流体的轴向平均流速；
θ表示声道角；
K表示流量系数；
Q表示工况体积流量；
S表示流道截面积。
另外，关于超声波燃气表在测量时信号大小的部分，做出如下说明：
超声波燃气表测量信号的大小的确定，是指超声波信号在介质中逆流传递时间和超声波信号在介质中顺流传递之间的差值，即为(t2-t1)；
由式(a)、(b)以及式(e)、(f)可以看出，本发明的设计结构与现有超声波燃气表的设计结构相比，(t2-t1)＞(t4-t3)，因此，本发明与现有技术相比，超声波燃气表中气体流速信号值有着明幅度的提高，从而使得测量准确度更高，测量量程更宽。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法，其特征在于,包括如下步骤：
S1、在超声波燃气表流道结构(1)的上游段和下游段分别对应安装超声波换能器I(2)和超声波换能器II(3)；
S2、测量所述超声波换能器I(2)的超声波信号收发端与所述超声波换能器II(3)超声波信号收发端之间的直线距离，并记为声道长度L；
S3、向所述超声波燃气表流道结构(1)中通入流动介质；
S4、所述超声波换能器I(2)向所述超声波换能器II(3)发出超声波信号，并获得信号传播时间t1；
S5、所述超声波换能器II(3)由相反方向再向所述超声波换能器I(2)发出超声波信号，并获得信号传播时间t2；
S6、通过所述t1、t2，再结合计算公式，即可得到所述超声波燃气表流道结构(1)的工况体积流量。
2.根据权利要求1所述的一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法，其特征在于，所述超声波燃气表流道结构(1)上游段和下游段的内径尺寸相同，且超声波燃气表流道结构(1)中间区段的内径尺寸小于上游段的内径尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法，其特征在于，所述超声波换能器I(2)和超声波换能器II(3)超声波信号收发端的位置位于所述超声波燃气表流道结构(1)的中心线上，所述超声波信号收发端发出的信号传播沿着所述中心线的方向。
4.根据权利要求1所述的一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法，其特征在于，在所述步骤S6中，所述计算公式包括：
5.根据权利要求4所述的一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法，其特征在于，所述计算公式还包括：
6.根据权利要求4所述的一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法，其特征在于，所述计算公式还包括：
7.根据权利要求4所述的一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法，其特征在于，所述计算公式还包括：
Q＝KV1S (d)。
8.根据权利要求4-7所述的任意一种增大超声波燃气表中气体流速信号的方法，其特征在于，在所述公式(a)、(b)、(c)、(d)中，
t1表示超声波在流体中顺流传播的时间；
t2表示超声波在流体中逆流传播的时间；
L表示声道长度；
C表示声波在流体中传播的速度；
V1表示流体的轴向平均流速；
K表示流量系数；
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| DE102008055164A1 (de) * | 2008-12-29 | 2010-07-01 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Messsystem zur Bestimmung und/oder Überwachung des Durchflusses eines Messmediums durch das Messrohr mittels Ultraschall |
| CN108593026A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-09-28 | 湖北锐意自控系统有限公司 | 一种基于超声波原理的流道结构及气体流量计量表 |
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