CN115727909B - 一种降低超声水表零点漂移的方法 - Google Patents

一种降低超声水表零点漂移的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及超声波计量技术领域，公开了一种降低超声水表零点漂移的方法，包括以下步骤：识别水表中的稳态评价值，当该值连续符合要求时，记录一段时间数据；将记录数据进行处理，计算得到零漂评价值，与预设阈值进行比较确定是否进入调节模式；进入调节模式后，依次将预设频率范围内的值设置为超声水表测试工作频率，并记录一段时间数据并计算所记录数据的零漂评价值；最后将最小零漂评价值对应的测试工作频率配置为水表的工作频率。本发明利用超声水表的稳定状态，超声水表通过自调工作频率，达到降低超声水表零漂的目的，可以有效的提高超声水表的计量精度与量程比，延长超声水表的使用寿命。

Description

一种降低超声水表零点漂移的方法
技术领域
本发明涉及超声波计量技术领域，尤其涉及一种降低超声水表零点漂移的方法。
背景技术
零漂是指超声水表在静水状态下计量结果不为零的情况。零漂的存在不仅会导致静水状态时超声水表示数自走现象，而且增加水表的校准难度。并且随着超声水表使用年限增加，计量系统的老化，水表信号的信噪比降低，零漂问题加重，会导致水表计量精度降低，缩短超声水表使用寿命。
当前解决零漂的普遍方案是人为的在表内设置一个始动流量值，当流量值低于该值时，水表的计量结果归零计算，显而易见的，这种方法会导致超声水表的量程比下降。而且始动流量只能解决水表在静水下自走现象，流水状态下零漂依然存在，对水表服役后期零漂变大的问题毫无作用，并且始动流量值本身就受到水表零漂的影响。
提高水表计量精度，增加超声水表的量程比，延长超声水表的使用寿命，最本质的方法是要降低零漂。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种降低超声水表零点漂移的方法，降低了由于硬件老化、环境波动等原因造成的零漂问题加剧进而导致的超声水表计量精度降低的影响。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种降低超声水表零点漂移的方法，包括以下步骤：
S1，超声水表正常运行过程中，根据瞬时流量值实时计算流量稳定状态评价值STV；
当连续n个STV值均处于稳定范围时，判断此时超声水表处于稳定状态，开始记录一段时间t内的瞬时流量值，进入S2；若不满足连续n个STV值均处于稳定范围，则判断此时超声水表不稳定，不记录瞬时流量值；
n为大于等于5的整数；
STV计算公式如下：
Figure 799433DEST_PATH_IMAGE002
式中VFRi为超声水表记录的第i次瞬时流量值，VFRi-1为第i-1次瞬时流量值；
S2，计算所记录瞬时流量值的零漂评价值VOF：
Figure 843657DEST_PATH_IMAGE004
式中，STD与mean分别为所记录瞬时流量值的标准差与均值；
当VOF值大于预设阈值value1时，进入调节模式，即S3~S5；当VOF值小于等于预设阈值value1时，说明超声水表满足精度要求，一段时间T1内不再触发调节模式；
T1大于等于24h；
S3，按照特定步长，依次将预设频率范围内的值设置为超声水表测试工作频率，每个测试工作频率下同样记录时长为t的瞬时流量值并计算VOF值；
S4，从各VOF值中选出最小的VOF值，其对应的测试工作频率为fu；
S5，将fu配置为该超声水表的工作频率，配置成功后一段时间T1内不再触发调节模式；T1大于等于24h。
优选地，步骤S1中当超声水表记录的瞬时流量值为零时，STV值为零。
优选地，所述瞬时流量值是根据时差法计算得到时间差后，再根据时间差进行流量校准获得的流量值。
优选地，步骤S1中的稳定范围为：
Figure 209916DEST_PATH_IMAGE006
其中超声水表的计量精度为δ级。
优选地，所述一段时间t的具体计算方法为：
Figure 111138DEST_PATH_IMAGE008
其中超声水表的精度为δ级；超声水表的工作频率为f；P为服从正态分布的随机变量中样本处于特定范围的概率；
Figure 551347DEST_PATH_IMAGE010
为样本均值；/>
Figure 512612DEST_PATH_IMAGE012
为标准正态分布的概率函数；μ为正态模型均值；σ为正态模型方差。
优选地，步骤S3所述预设频率范围为：
Figure 631747DEST_PATH_IMAGE014
其中
Figure 789190DEST_PATH_IMAGE016
式中T为超声水表理论服役时间；f是超声水表正常工作频率；t1为超声水表当前服役时间；yt1表示t1时间下的待研参数值；Δy表示待研参数从t1到T时间的变化量；c表示待研参数变化率。
优选地，步骤S3所述特定步长为工作频率分辨率。
优选地，步骤S3所述每个测试工作频率下均记录t时间内的瞬时流量值；若在上述时段内超声水表未处于稳定状态，则需以该频率重新采集同样时间长的瞬时流量值，直至采集到超声水表稳定状态下的瞬时流量值。
本发明的有益技术效果：利用超声水表的稳定状态，超声水表通过自调工作频率，达到降低超声水表零漂的目的，可以有效的提高超声水表的计量精度与量程比，延长超声水表的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的总体流程图。
图2为本发明实施例中VOF值计算结果对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例：
如图1所示，一种降低超声水表零点漂移的方法，包括如下步骤：
S1，2MHz的超声水表正常运行过程中，根据瞬时流量值实时计算流量稳定状态评价值STV；
所述瞬时流量值是根据时差法计算得到时间差后，再根据时间差进行流量校准获得的流量值；
n=5，当连续5个STV值均处于稳定范围时，判断此时超声水表处于稳定状态，开始记录一段时间t内的瞬时流量值，进入S2；
t的具体计算方法为：
Figure 959271DEST_PATH_IMAGE008
其中超声水表的精度为δ级；超声水表的工作频率为f；P为服从正态分布的随机变量中样本处于特定范围的概率；
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为样本均值；/>
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为标准正态分布的概率函数；μ为正态模型均值；σ为正态模型方差。
稳定范围：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
STV计算公式如下：
Figure 232383DEST_PATH_IMAGE002
式中VFRi为超声水表记录的第i次瞬时流量值；VFRi-1为第i-1次瞬时流量值；当超声水表记录的瞬时流量值为零时，STV值为零。
S2，计算所记录瞬时流量值的零漂评价值VOF：
Figure 261650DEST_PATH_IMAGE004
式中，STD与mean分别为所记录瞬时流量值的标准差与均值；
VOF值大于预设阈值0.12，进入调节模式，跳转S3。
S3，以工作频率分辨率为特定步长，依次将预设频率范围内的值设置为超声水表测试工作频率，每个测试工作频率下同样记录时长为t的瞬时流量值并计算VOF值且。
若在上述时段内超声水表未处于稳定状态，则需以该频率重新采集同样时间长的瞬时流量值，直至采集到超声水表稳定状态下的瞬时流量值。
预设频率范围为：
Figure 770254DEST_PATH_IMAGE014
其中
Figure 247371DEST_PATH_IMAGE016
式中T为超声水表理论服役时间；f是超声水表正常工作频率；t1为超声水表当前服役时间；yt1表示t1时间下的待研参数值；Δy表示待研参数从t1到T时间的变化量；c表示待研参数变化率。
S4，从各VOF值中选出最小的VOF值，其对应的测试工作频率为fu=1.94MHz。
S5，将fu=1.94MHz配置为该超声水表的工作频率，配置成功后，大于等于24小时的一段时间T1内不再触发调节模式。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种降低超声水表零点漂移的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，超声水表正常运行过程中，根据瞬时流量值实时计算流量稳定状态评价值STV；
当连续n个STV值均处于稳定范围时，判断此时超声水表处于稳定状态，开始记录一段时间t内的瞬时流量值，进入S2；若不满足连续n个STV值均处于稳定范围，则判断此时超声水表不稳定，不记录瞬时流量值；
n为大于等于5的整数；
STV计算公式如下：
Figure FDA0004181632360000011
式中VFRi为超声水表记录的第i次瞬时流量值，VFRi-1为第i-1次瞬时流量值；
所述稳定范围为：
(1-δ％)×ln(1-δ％)≤STV≤(1+δ％)×ln(1+δ％)
其中超声水表的计量精度为δ级；
所述一段时间t的具体计算方法为：
Figure FDA0004181632360000012
其中超声水表的精度为δ级；超声水表的工作频率为f；P为服从正态分布的随机变量中样本处于特定范围的概率；
Figure FDA0004181632360000013
为样本均值；Φ为标准正态分布的概率函数；μ为正态模型均值；σ为正态模型方差；
S2，计算所记录瞬时流量值的零漂评价值VOF：
Figure FDA0004181632360000014
式中，STD与mean分别为所记录瞬时流量值的标准差与均值；
当VOF值大于预设阈值value1时，进入调节模式，即S3～S5；当VOF值小于等于预设阈值value1时，说明超声水表满足精度要求，一段时间T1内不再触发调节模式；
T1大于等于24h；
S3，按照特定步长，依次将预设频率范围内的值设置为超声水表测试工作频率，每个测试工作频率下同样记录时长为t的瞬时流量值并计算VOF值；
所述特定步长为工作频率分辨率；
S4，从各VOF值中选出最小的VOF值，其对应的测试工作频率为fu；
S5，将fu配置为该超声水表的工作频率，配置成功后一段时间T1内不再触发调节模式；
T1大于等于24h。
2.根据权利要求1所述的一种降低超声水表零点漂移的方法，其特征在于，步骤S1中当超声水表记录的瞬时流量值为零时，STV值为零。
3.根据权利要求1或2所述的一种降低超声水表零点漂移的方法，其特征在于，所述瞬时流量值是根据时差法计算得到时间差后，再根据时间差进行流量校准获得的流量值。
4.根据权利要求1所述的一种降低超声水表零点漂移的方法，其特征在于，步骤S3所述预设频率范围为：
[f-Δy,f+Δy]
其中
Figure FDA0004181632360000021
式中T为超声水表理论服役时间；f是超声水表正常工作频率；t1为超声水表当前服役时间；yt1表示t1时间下的待研参数值；Δy表示待研参数从t1到T时间的变化量；c表示待研参数变化率。
5.根据权利要求1所述的一种降低超声水表零点漂移的方法，其特征在于，步骤S3所述每个测试工作频率下均记录t时间内的瞬时流量值；若在上述时段内超声水表未处于稳定状态，则需以该频率重新采集同样时间长的瞬时流量值，直至采集到超声水表稳定状态下的瞬时流量值。
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