KR20120094791A - Method of deviation correction for ultrasonic flow meter - Google Patents
Method of deviation correction for ultrasonic flow meter Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120094791A KR20120094791A KR1020110014273A KR20110014273A KR20120094791A KR 20120094791 A KR20120094791 A KR 20120094791A KR 1020110014273 A KR1020110014273 A KR 1020110014273A KR 20110014273 A KR20110014273 A KR 20110014273A KR 20120094791 A KR20120094791 A KR 20120094791A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- deviation
- ultrasonic
- flow
- correction
- calculating
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
- G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 초음파 유량계의 편차보정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전류에 의하여 발생한 편차를 정확하게 산출하고 이를 이용하여 정확한 유량을 검출하기 위한 초음파 유량계의 편차보정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for correcting a deviation of an ultrasonic flowmeter, and more particularly, to a method for correcting a deviation of an ultrasonic flowmeter for accurately calculating a deviation caused by a rotary flow and detecting an accurate flow rate using the same.
유량계의 종류는 약 100여 가지로, 실제 산업현장에서 널리 사용되고 있는 것은 차압 유량계, 전자기 유량계, 용적식 유량계, 초음파 유량계 등 10여 가지이다. 그 중 초음파 유량계는 관 외벽에서 유량을 측정할 수 있다는 큰 장점 때문에 가장 많이 사용되고 있다. 초음파 유량계는 주로 시간차 방법을 이용하고 있으며, 초음파의 발신 및 수신을 할 수 있는 2개의 초음파 센서 및 유량검출기로 구성되어 있다. 시간차 방법을 이용하는 초음파 유량계는 유동방향 및 유동 역방향의 초음파 전달 시간이 다르다는 것을 이용하여 이 두 경로에서 초음파가 전달되는 시간의 차이를 측정하여 유량을 측정한다.There are about 100 kinds of flowmeters, and about 10 kinds of flowmeters are widely used in industrial fields such as differential pressure flowmeters, electromagnetic flowmeters, volumetric flowmeters and ultrasonic flowmeters. Among them, ultrasonic flowmeters are most commonly used because of their great merit of measuring flow rates on the outer wall of a tube. The ultrasonic flowmeter mainly uses a time difference method, and is composed of two ultrasonic sensors and a flow rate detector capable of transmitting and receiving ultrasonic waves. The ultrasonic flowmeter using the time difference method measures the flow rate by measuring the difference in the time that the ultrasonic waves are delivered in these two paths by using the difference in the ultrasonic propagation time in the flow direction and the reverse flow direction.
이러한 초음파 유량계는 비접촉식으로 유량을 측정할 수 있다는 장점이 있으나, 다른 유량계에 비하여 측정의 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 curve number, swirl factor, 레이놀즈 수, 유량계 설치 위치, 기준 유량계 설치 위치, 밸브 개폐율 등의 유량 파라미터와 축소관, 확대관, 단일 엘보우, 이중 엘보우 등의 여러가지 관의 형태에 따른 유동 조건을 기반으로 수행한 실험결과를 바탕으로 보정식을 산출하고, 상기 보정식을 이용하여 유량 측정값의 편차를 보정하여 유량을 검출하였다.The ultrasonic flowmeter has the advantage of measuring the flow rate in a non-contact manner, but there is a problem that the accuracy of the measurement is lower than other flowmeters. In order to solve this problem, conventionally, flow parameters such as curve number, swirl factor, Reynolds number, flowmeter installation position, reference flowmeter installation position, valve opening and closing rate, and various tubes such as a reduction tube, an expansion tube, a single elbow, and a double elbow, etc. Based on the experimental results performed on the basis of the flow conditions according to the form of the correction formula was calculated, using the correction formula was used to correct the deviation of the flow rate measurement value to detect the flow rate.
그러나 이러한 방법은 버터플라이 밸브(Butterfly valve)의 후류 유동과 같이 회전류(Swirl flow)가 강한 영역에서는 회전류에 의해 발생하는 편차를 정확하게 산출하지 못하는 문제점이 있었다. 즉, 회전류에 의하여 관 내부의 유속분포가 왜곡되는데, 유속분포는 레이놀즈 수, 유량계 설치 위치, 밸브 개폐율에 대하여 선형적으로 비례하여 왜곡되지 않고 비선형적으로 왜곡되므로, 기존의 방법으로는 회전류가 강한 영역에서는 회전류에 의해 발생하는 편차를 정확하게 산출할 수 없으며, 이로 인해 정확한 유량을 검출할 수 없는 문제점이 있었다.However, this method has a problem in that it is not possible to accurately calculate the deviation caused by the rotational flow in a region where the swirl flow is strong, such as the wake flow of the butterfly valve. That is, the flow velocity distribution inside the pipe is distorted by the rotational flow. The flow velocity distribution is non-linearly distorted and distorted linearly with respect to the Reynolds number, the flowmeter installation position, and the valve opening and closing rate. In the region where the current is strong, the deviation caused by the rotational flow cannot be calculated accurately, which causes a problem that an accurate flow rate cannot be detected.
본 발명이 해결하려는 과제는 회전류에 의하여 발생한 편차를 정확하게 산출하고 이를 이용하여 정확한 유량을 검출하기 위한 초음파 유량계의 편차보정 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a deviation correction method of the ultrasonic flowmeter for accurately calculating the deviation caused by the rotational flow and detecting the correct flow rate using the same.
초음파 유량계의 편차보정 방법은, 초음파 유량계의 편차를 보정하기 위한 2개의 변수(x, y)를 기반으로 유량편차 보정곡선을 산출하는 단계(S100); 상기 초음파 유량계가 설치된 관에 흐르는 유체의 특성에 관한 레이놀즈 수와 상기 초음파 유량계가 설치된 위치를 기반으로 상기 2개의 변수(x, y) 값을 산출하는 단계(S200); 상기 초음파 유량계에서 측정한 지시값(QDUT)과 기준 유량계에서 측정한 기준지시값(QREF)을 기반으로 상기 유량편차 보정곡선의 출력변수(F')를 산출하는 단계(S300); 상기 2개의 변수(x, y) 값과 상기 출력변수(F')를 기반으로 상기 유량편차 보정곡선의 계수를 산출하는 단계(S400); 상기 계수를 반영한 유량편차 보정곡선에 레이놀즈 수와 상기 초음파 유량계가 설치된 위치를 반영하여 보정편차(Fi)를 산출하는 단계(S500); 및 상기 보정편차(Fi)와 상기 초음파 유량계에서 측정한 지시값(QDUT)을 기반으로 편차가 보정된 초음파 유량계의 측정값(QCORR)을 산출하는 단계(S600)를 포함한다.Deviation correction method of the ultrasonic flowmeter, the step of calculating the flow rate correction curve based on two variables (x, y) for correcting the deviation of the ultrasonic flowmeter (S100); Calculating the values of the two variables (x, y) based on the Reynolds number and the position of the ultrasonic flowmeter installed on the characteristic of the fluid flowing in the pipe in which the ultrasonic flowmeter is installed (S200); Calculating an output variable F ′ of the flow deviation correction curve based on the indication value Q DUT measured by the ultrasonic flowmeter and the reference indication value Q REF measured by the reference flow meter (S300); Calculating a coefficient of the flow rate correction curve based on the two values (x, y) and the output variable (F ') (S400); Calculating a correction deviation (F i ) by reflecting the Reynolds number and the position where the ultrasonic flowmeter is installed in the flow deviation correction curve reflecting the coefficient (S500); And calculating the measured value Q CORR of the ultrasonic flowmeter with the deviation corrected based on the correction deviation F i and the indication value Q DUT measured by the ultrasonic flow meter (S600).
또한, 상기 S100단계는 파스칼의 삼각형을 이용하여 상기 유량편차 보정곡선인In addition, the step S100 is the flow rate correction curve using the Pascal triangle
를 산출하는 것이 바람직하다.It is preferable to calculate.
또한, 상기 S200단계는 상기 레이놀즈 수의 로그를 취하여 변수 x를 산출하고 상기 초음파 유량계가 설치된 직관부의 길이를 상기 관의 지름으로 나누어 변수 y를 산출하는 것이 바람직하다.In the step S200, the log of the Reynolds number is calculated to calculate the variable x, and the variable y is calculated by dividing the length of the straight pipe portion in which the ultrasonic flowmeter is installed by the diameter of the pipe.
또한, 상기 S300단계는 상기 지시값(QDUT)과 상기 기준지시값(QREF)의 차이를 상기 기준지시값(QREF)으로 나누어 상기 유량편차 보정곡선의 출력변수(F')를 산출하는 것이 바람직하다.Also, the S300 step is for calculating the instruction values (Q DUT) and the reference instruction value (Q REF) output variables (F ') of the flow deviation correcting curve divided by the reference indication (Q REF) the difference between It is preferable.
또한, 상기 S400단계는 상기 2개의 변수(x, y) 값과 상기 출력변수(F')를 반영한 유량편차 보정곡선을 산출하는 단계(S410); 및 상기 S410단계에서 산출한 유량편차 보정곡선에 Levenberg-Marquardt 알고리즘을 적용하여 상기 계수를 산출하는 단계(S420)를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the step S400 may include calculating a flow rate correction curve reflecting the two variable values (x, y) and the output variable (F ′) (S410); And calculating the coefficient by applying the Levenberg-Marquardt algorithm to the flow rate correction curve calculated in step S410 (S420).
또한, 상기 S500단계는 상기 계수를 반영한 유량편차 보정곡선의 변수 x에 레이놀즈 수의 로그를 취한 값을 반영하고 변수 y에 상기 초음파 유량계가 설치된 직관부의 길이를 상기 관의 지름으로 나눈 값을 반영하는 것이 바람직하다.In addition, the step S500 reflects the logarithm of the Reynolds number in the variable x of the flow deviation correction curve reflecting the coefficient, and reflects the value obtained by dividing the length of the straight pipe portion in which the ultrasonic flowmeter is installed by the diameter of the pipe in the variable y. It is preferable.
또한, 상기 S600단계는 상기 초음파 유량계에서 측정한 지시값(QDUT)을 상기 보정편차(Fi)에서 1을 더한 값으로 나누어 편차가 보정된 초음파 유량계의 측정값(QCORR)을 산출하는 것이 바람직하다.In addition, the step S600 is to calculate the measured value Q CORR of the ultrasonic flowmeter with the deviation corrected by dividing the indication value Q DUT measured by the ultrasonic flowmeter by the value obtained by adding 1 to the correction deviation F i . desirable.
본 발명에 의하면, 파스칼의 삼각형과 Levenberg-Marquardt 알고리즘을 통하여 산출한 유량편차 보정곡선에 레이놀즈 수와 초음파 유량계의 설치 위치를 반영하여 보정편차를 산출하므로, 회전류에 의하여 발생한 편차를 정확하게 산출할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, since the correction deviation is calculated by reflecting the Reynolds number and the installation position of the ultrasonic flowmeter in the flow deviation correction curve calculated through Pascal's triangle and the Levenberg-Marquardt algorithm, the deviation caused by the rotational flow can be accurately calculated. There is an advantage.
또한, 산출한 편차를 기반으로 초음파 유량계로부터 측정한 유량을 보정하여 더욱 정확한 유량을 검출할 수 있는 장점이 있다.In addition, there is an advantage that can detect a more accurate flow rate by correcting the flow rate measured from the ultrasonic flow meter based on the calculated deviation.
도 1은 본 발명인 초음파 유량계의 편차보정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
도 2는 초음파 유량계가 설치된 모습을 도시한 구성도.
도 3은 파스칼 삼각형의 적용 모습을 도시한 도면.
도 4는 출력변수(F')의 분포 나타낸 그래프.
도 5는 보정편차(Fi)의 분포 나타낸 그래프.
도 6은 축소관 후류에서 검출된 유량의 편차 분포를 나타낸 그래프.
도 7은 버터플라이 밸브의 후류에서 검출된 유량의 편차 분포를 나타낸 그래프.1 is a flow chart showing an embodiment of a deviation correction method of the present invention ultrasonic flow meter.
2 is a configuration diagram showing a state in which the ultrasonic flowmeter is installed.
3 is a view showing an application of the Pascal triangle.
4 is a graph showing the distribution of the output variable F '.
5 is a graph showing the distribution of correction deviations F i .
6 is a graph showing the distribution of deviations of the flow rate detected in the downstream of the reduction tube.
7 is a graph showing a distribution of deviations of the flow rate detected in the wake of the butterfly valve.
이하 초음파 유량계의 편차보정 방법의 바람직한 일 실시예에 대하여 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, a preferred embodiment of the deviation correction method of the ultrasonic flowmeter will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
도 2는 초음파 유량계가 설치된 모습을 도시한 구성도로, 일반적인 초음파 유량계는 제1초음파 센서(30a), 제2초음파 센서(30b) 및 유량검출기(40)를 포함한다.2 is a configuration diagram showing the ultrasonic flowmeter is installed, a general ultrasonic flowmeter includes a first
제1초음파 센서(30a)는 관(10)의 상부에 설치되어, 유량 측정을 위한 초음파를 발생시키고 제2초음파 센서(30b)에서 발생한 초음파를 수신하며, 수신한 초음파를 유량검출기(40)로 전송한다. 제2초음파 센서(30b)는 관(10)의 하부에 설치되어, 유량 측정을 위한 초음파를 발생시키고 제1초음파 센서(30a)에서 발생한 초음파를 수신하며, 수신한 초음파를 유량검출기(40)로 전송한다. 유량검출기(40)는 제1초음파 센서(30a)와 제2초음파 센서(30b)로부터 전송된 초음파를 기반으로 관(10) 내에 흐르는 유량을 검출한다.The first
도 2에서 'Z'는 직관부의 길이로 회전류가 발생하는 지점부터 제1초음파 센서(30a)와 제2초음파 센서(30b)의 중심점까지의 거리이다. 예를 들어, 버터플라이 밸브(20)가 설치된 관(20)에서는 버터플라이 밸브(20)의 후류에서 회전류가 발생하므로, 버터플라이 밸브(20)의 후단부터 제1초음파 센서(30a)와 제2초음파 센서(30b)의 중심점까지의 거리가 직관부의 길이이다. 또한, 'D'는 관(10)의 지름을 나타낸다.
In FIG. 2, 'Z' is the distance from the point where the rotational flow occurs to the length of the straight pipe to the center point of the first
도 1은 본 발명인 초음파 유량계의 편차보정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도로, 초음파 유량계의 편차보정 방법은, 초음파 유량계의 편차를 보정하기 위한 2개의 변수(x, y)를 기반으로 유량편차 보정곡선을 산출하는 단계(S100); 상기 초음파 유량계가 설치된 관에 흐르는 유체의 특성에 관한 레이놀즈 수와 상기 초음파 유량계가 설치된 위치를 기반으로 상기 2개의 변수(x, y) 값을 산출하는 단계(S200); 상기 초음파 유량계에서 측정한 지시값(QDUT)과 기준 유량계에서 측정한 기준지시값(QREF)을 기반으로 상기 유량편차 보정곡선의 출력변수(F')를 산출하는 단계(S300); 상기 2개의 변수(x, y) 값과 상기 출력변수(F')를 기반으로 상기 유량편차 보정곡선의 계수를 산출하는 단계(S400); 상기 계수를 반영한 유량편차 보정곡선에 레이놀즈 수와 상기 초음파 유량계가 설치된 위치를 반영하여 보정편차(Fi)를 산출하는 단계(S500); 및 상기 보정편차(Fi)와 상기 초음파 유량계에서 측정한 지시값(QDUT)을 기반으로 편차가 보정된 초음파 유량계의 측정값(QCORR)을 산출하는 단계(S600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
1 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for correcting a deviation of an ultrasonic flowmeter according to an embodiment of the present invention, wherein the method for correcting a deviation of an ultrasonic flowmeter is based on two variables (x, y) for correcting a deviation of an ultrasonic flowmeter. Calculating a correction curve (S100); Calculating the values of the two variables (x, y) based on the Reynolds number and the position of the ultrasonic flowmeter installed on the characteristic of the fluid flowing in the pipe in which the ultrasonic flowmeter is installed (S200); Calculating an output variable F ′ of the flow deviation correction curve based on the indication value Q DUT measured by the ultrasonic flowmeter and the reference indication value Q REF measured by the reference flow meter (S300); Calculating a coefficient of the flow rate correction curve based on the two values (x, y) and the output variable (F ') (S400); Calculating a correction deviation (F i ) by reflecting the Reynolds number and the position where the ultrasonic flowmeter is installed in the flow deviation correction curve reflecting the coefficient (S500); And calculating the measured value Q CORR of the ultrasonic flowmeter with the deviation corrected based on the correction deviation F i and the indication value Q DUT measured by the ultrasonic flow meter (S600). do.
상기 S100단계는 초음파 유량계의 편차를 보정하기 위한 유량편차 보정곡선을 산출하는 단계로 2개의 변수(x, y)를 기반으로 유량편차 보정곡선인 4차다항식을 산출한다. 이때, 파스칼의 삼각형을 이용하여 유량편차 보정곡선을 산출한다. 즉, 도 3은 x, y 변수에 파스칼의 삼각형을 적용한 모습을 도시한 것으로, 파스칼의 삼각형에 의하면,The step S100 is a step of calculating a flow rate correction curve for correcting the deviation of the ultrasonic flowmeter, and calculates a fourth order polynomial that is a flow rate correction curve based on two variables (x, y). At this time, the Pascal's triangle is used to calculate the flow rate correction curve. That is, FIG. 3 illustrates a state in which Pascal's triangle is applied to x and y variables, and according to Pascal's triangle,
이 산출된다.Is calculated.
Fi 은 유량편차 보정곡선의 보정편차이고, C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15는 유량편차 보정곡선의 계수이다.
F i Is the correction deviation of the flow deviation correction curve, C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 , C 6 , C 7 , C 8 , C 9 , C 10 , C 11 , C 12 , C 13 , C 14 and C 15 are coefficients of the flow deviation correction curve.
상기 S200단계는 유량편차 보정곡선의 변수인 x, y를 산출하는 단계로, 변수 x는 레이놀즈 수의 로그를 취하여 산출한다.The step S200 is a step of calculating the variables x and y of the flow rate correction curve, and the variable x is calculated by taking the log of the Reynolds number.
즉, 변수 x는In other words, the variable x is
를 이용하여 산출한다. 상기 Re는 관내에 흐르는 유체의 특성에 따른 레이놀즈 수이다.Calculate using Re is the Reynolds number depending on the nature of the fluid flowing in the tube.
또한, 변수 y는 초음파 유량계가 설치된 직관부의 길이에 관의 지름을 나누어 산출한다.Further, the variable y is calculated by dividing the diameter of the pipe by the length of the straight pipe portion in which the ultrasonic flowmeter is installed.
즉, 변수 y는That is, the variable y
를 이용하여 산출한다. 상기 z는 직관부의 길이이고 상기 D는 관의 지름이다. 이때, 직관부의 길이란 회전류가 발생하는 지점부터 제1초음파 센서와 제2초음파 센서의 중심점까지의 거리이다.
Calculate using Z is the length of the straight tube and D is the diameter of the tube. In this case, the length of the straight pipe portion is the distance from the point where the rotation flow occurs to the center point of the first ultrasonic sensor and the second ultrasonic sensor.
상기 S300단계는 초음파 유량계에서 측정한 지시값(QDUT)과 기준 유량계에서 측정한 기준지시값(QREF)을 기반으로 유량편차 보정곡선의 출력변수(F')를 산출한다. 상기 기준 유량계는 초음파 유량계와 별도로 관에 설치되며, 초음파 유량계에서 측정한 지시값(QDUT)의 편차를 보정하기 위한 기준값을 측정한다.The step S300 calculates an output variable F ′ of the flow deviation correction curve based on the indication value Q DUT measured by the ultrasonic flow meter and the reference indication value Q REF measured by the reference flow meter. The reference flow meter is installed in a pipe separately from the ultrasonic flow meter, and measures a reference value for correcting the deviation of the indication value Q DUT measured by the ultrasonic flow meter.
출력변수(F')는 지시값(QDUT)과 기준지시값(QREF)의 차이를 상기 기준지시값(QREF)으로 나누어 산출한다.The output variable F 'is calculated by dividing the difference between the indication value Q DUT and the reference indication value Q REF by the reference indication value Q REF .
즉, 출력변수(F')는,That is, the output variable F 'is
를 이용하여 산출한다. 상기 F'는 출력변수이고 상기 QDUT는 지시값이고 상기 QREF는 기준지시값이다.
Calculate using F 'is an output variable, the Q DUT is an indication value and the Q REF is a reference indication value.
상기 S400단계는, 상기 2개의 변수(x, y) 값과 상기 출력변수(F')를 반영한 유량편차 보정곡선을 산출하는 단계(S410); 및 상기 S410단계에서 산출한 유량편차 보정곡선에 Levenberg-Marquardt 알고리즘을 적용하여 상기 계수를 산출하는 단계(S420)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
The step S400 may include: calculating a flow rate correction curve reflecting the two variable values (x, y) and the output variable (F ′) (S410); And calculating the coefficient by applying the Levenberg-Marquardt algorithm to the flow deviation correction curve calculated in the step S410 (S420).
상기 S410단계는 상기 S100단계에서 산출한 유량편차 보정곡선에 상기 S200단계에서 산출한 변수(x, y) 값을 반영하고 보정편차(Fi)에 상기 S300단계에서 산출한 출력변수(F')를 반영한다.The step S410 reflects the values of the variables (x, y) calculated in the step S200 in the flow deviation correction curve calculated in the step S100 and the output variable F ′ calculated in the step S300 in the correction deviation F i . Reflects.
상기 S420단계는 상기 S410단계에서 변수(x, y) 값과 출력변수(F')를 반영한 유량편차 보정곡선에 Levenberg-Marquardt 알고리즘을 적용하여 계수(C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15)를 산출한다. Levenberg-Marquardt 알고리즘은 공지의 알고리즘으로, 비선형인 함수를 함수 파라미터 공간에 대해 최소화시키는 문제에 대한 수치 해법을 제시한다. 유량편차 보정곡선에 Levenberg-Marquardt 알고리즘을 적용하면 최적화된 계수(C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15)를 산출할 수 있다.
In step S420, the coefficients C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 , C 6 , C 7 , C 8 , C 9 , C 10 , C 11 , C 12 , C 13 , C 14 , C 15 ). The Levenberg-Marquardt algorithm is a known algorithm that provides a numerical solution to the problem of minimizing nonlinear functions in the function parameter space. By applying Levenberg-Marquardt algorithm to the flow deviation correction curve, optimized coefficients (C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 , C 6 , C 7 , C 8 , C 9 , C 10 , C 11 , C 12 , C 13 , C 14 , C 15 ) can be calculated.
상기 S500단계는 유량편차 보정곡선을 이용하여 보정편차(Fi)를 산출하는 단계로, S400단계에서 산출한 계수를 반영한 유량편차 보정곡선의 변수 x에 레이놀즈 수의 로그를 취한 값을 반영하고 변수 y에 초음파 유량계가 설치된 직관부의 길이에 관의 지름을 나눈 값을 반영하여 보정편차(Fi)를 산출한다.The step S500 is a step of calculating the correction deviation F i using the flow deviation correction curve, reflecting the logarithm of the Reynolds number in the variable x of the flow deviation correction curve reflecting the coefficient calculated in step S400. The correction deviation F i is calculated by reflecting the value obtained by dividing the diameter of the pipe by the length of the straight pipe portion in which the ultrasonic flowmeter is installed at y.
이때, 레이놀즈 수는 관내에 흐르는 유체의 특성에 따른 값을 사용하며 S200단계에서 사용한 레이놀즈 수와 다를 수 있다. 또한, 직관부의 길이는 초음파 유량계가 설치된 위치에 따라 다르며 S200단계에서 사용한 직관부의 길이와 다를 수 있다.
In this case, the Reynolds number is used according to the characteristics of the fluid flowing in the tube and may be different from the Reynolds number used in step S200. In addition, the length of the straight pipe portion depends on the location where the ultrasonic flowmeter is installed, and may be different from the length of the straight pipe portion used in step S200.
상기 S600단계는 보정편차(Fi)를 기반으로 편차가 보정된 초음파 유량계의 측정값(QCORR)을 산출하는 단계로, 측정값(QCORR)은 초음파 유량계에서 측정한 지시값(QDUT)을 상기 S500단계에서 산출한 보정편차(Fi)에서 1을 더한 값으로 나누어 산출한다.As a step in the S600 step is calculating a correction deviation measure of the ultrasonic flow meter the deviation is corrected based on (F i) (Q CORR) , the measured value (Q CORR) is instructed value (Q DUT) measured in the ultrasonic flowmeter Is calculated by dividing by 1 plus 1 from the correction deviation F i calculated in step S500.
즉, 편차가 보정된 초음파 유량계의 측정값(QCORR)은That is, the measured value Q CORR of the ultrasonic flowmeter with the deviation corrected is
을 이용하여 산출한다. 상기 QCORR은 편차가 보정된 초음파 유량계의 측정값이고 상기 QDUT는 초음파 유량계에서 측정한 지시값이고 상기 Fi는 보정편차이다.
Calculate using The Q CORR is a measured value of the ultrasonic flowmeter with the deviation corrected, the Q DUT is an indication measured by the ultrasonic flowmeter and the F i is a correction deviation.
상술한 방법에 의하여 산출한 초음파 유량계의 측정값(QCORR)은 종래의 방법보다 더욱 향상된 유량 편차의 보정 효과를 보여준다. 이는 유량편차 보정곡선을 기반으로 residual norm을 산출하여 확인할 수 있다.The measured value Q CORR of the ultrasonic flowmeter calculated by the above-described method shows a further improved effect of the flow rate deviation than the conventional method. This can be confirmed by calculating the residual norm based on the flow deviation correction curve.
상기 수학식에서 e는 residual norm이고, e는 유량편차 보정곡선을 기반으로 산출된 j번째 보정편차(Fi)와 출력변수(F')의 차이를 비교하여 산출한다. 이때, 아래첨자 j는 log(Re)와 z/D에 대한 j번째의 유동 파라미터 값을 나타낸다.In the above equation, e is residual norm, and e is calculated by comparing the difference between the j th correction deviation F i and the output variable F ′ calculated based on the flow deviation correction curve. In this case, the subscript j represents the j th flow parameter value for log (Re) and z / D.
도 4는 log(Re)와 z/D에 대한 출력변수(F')의 분포를 나타낸 것이고, 도 5는 log(Re)와 z/D에 대한 보정편차(Fi)의 분포를 나타낸 것으로, 출력변수(F')와 보정편차(Fi)는 서로 비슷한 분포를 나타냄을 알 수 있다. 이때, residual norm은 약 2%로써 유량편차 보정곡선에 의한 편차 폭이 ±2% 이내임을 알 수 있다.Figure 4 shows the distribution of the output variable (F ') for log (Re) and z / D, Figure 5 shows the distribution of the correction deviation (F i ) for log (Re) and z / D, It can be seen that the output variable F ′ and the correction deviation F i have similar distributions. At this time, the residual norm is about 2%, indicating that the variation range due to the flow deviation correction curve is within ± 2%.
도 6과 도 7은 수학식 5에 의하여 산출한 측정값(QCORR)과 기준지시값(QREF)에 대한 편차를 도시한 것이다. 즉, '○'는 종래방법에 의해 검출된 유량과 기준지시값(QREF)의 편차이고, '●'는 본 발명에 의해 검출된 측정값(QCORR)과 기준지시값(QREF)의 편차이다.6 and 7 illustrate deviations between the measured value Q CORR and the reference indication value Q REF calculated by
도 6은 축소관 후류에서 검출된 유량의 편차 분포를 나타낸 것으로, 종래방법에 의하면 -0.5 ~ 1.7%의 편차 분포를 보이나, 본 발명의 일 실시예에 의하면 -0.7 ~ 0.5%의 편차 분포를 보이므로 종래방법에 비하여 편차 분포가 감소됨을 알 수 있다. 또한, 편차 분포는 0%를 중심으로 분포되어 있으므로 보정편차(Fi)가 편향(Biased)되지 않음을 알 수 있다.Figure 6 shows the distribution of the deviation of the flow rate detected in the downstream of the tube, the conventional method shows a deviation distribution of -0.5 ~ 1.7%, according to an embodiment of the present invention shows a deviation distribution of -0.7 ~ 0.5% Therefore, it can be seen that the deviation distribution is reduced compared to the conventional method. In addition, since the deviation distribution is distributed around 0%, it can be seen that the correction deviation F i is not biased.
도 7은 버터플라이 밸브의 후류에서 검출된 유량의 편차 분포를 나타낸 것으로, 종래방법에 의하면 -17 ~ 0%의 편차 분포를 보이나, 본 발명의 일 실시예에 의하면 -2 ~ 2%의 편차 분포를 보이므로 종래방법에 비하여 편차 분포가 감소됨을 알 수 있다. 또한, 편차 분포는 0%를 중심으로 분포되어 있으므로 보정편차(Fi)가 편향(Biased)되지 않음을 알 수 있다.
Figure 7 shows the distribution of the deviation of the flow rate detected in the wake of the butterfly valve, the conventional method shows a deviation distribution of -17 ~ 0%, according to one embodiment of the present invention--2 ~ 2% Since it can be seen that the deviation distribution is reduced compared to the conventional method. In addition, since the deviation distribution is distributed around 0%, it can be seen that the correction deviation F i is not biased.
이상에서 살펴본 바에 의하면, 파스칼의 삼각형과 Levenberg-Marquardt 알고리즘을 통하여 산출한 유량편차 보정곡선에 레이놀즈 수와 초음파 유량계의 설치 위치를 반영하여 보정편차를 산출하므로, 회전류에 의하여 발생한 편차를 정확하게 산출할 수 있는 장점이 있다. 또한, 산출한 편차를 기반으로 초음파 유량계로부터 측정한 유량을 보정하여 더욱 정확한 유량을 검출할 수 있는 장점이 있다.
As described above, since the correction deviation is calculated by reflecting the Reynolds number and the installation position of the ultrasonic flowmeter in the flow deviation correction curve calculated by Pascal's triangle and the Levenberg-Marquardt algorithm, the deviation caused by the rotational flow can be accurately calculated. There are advantages to it. In addition, there is an advantage that can detect a more accurate flow rate by correcting the flow rate measured from the ultrasonic flow meter based on the calculated deviation.
이상, 본 발명의 일 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 일 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 초음파 유량계의 편차보정 방법을 구현할 수 있다.As described above, the embodiments of the present invention are described, but the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiment, and various deviation correction methods of the ultrasonic flowmeter may be implemented within the scope without departing from the technical idea of the present invention.
10… 관
20… 버터플라이 밸브
30a… 제1초음파 센서
30b… 제2초음파 센서
40… 유량검출기10... tube
20... Butterfly valve
30a... First ultrasonic sensor
30b... Second ultrasonic sensor
40 ... Flow detector
Claims (7)
상기 초음파 유량계가 설치된 관에 흐르는 유체의 특성에 관한 레이놀즈 수와 상기 초음파 유량계가 설치된 위치를 기반으로 상기 2개의 변수(x, y) 값을 산출하는 단계(S200);
상기 초음파 유량계에서 측정한 지시값(QDUT)과 기준 유량계에서 측정한 기준지시값(QREF)을 기반으로 상기 유량편차 보정곡선의 출력변수(F')를 산출하는 단계(S300);
상기 2개의 변수(x, y) 값과 상기 출력변수(F')를 기반으로 상기 유량편차 보정곡선의 계수를 산출하는 단계(S400);
상기 계수를 반영한 유량편차 보정곡선에 레이놀즈 수와 상기 초음파 유량계가 설치된 위치를 반영하여 보정편차(Fi)를 산출하는 단계(S500); 및
상기 보정편차(Fi)와 상기 초음파 유량계에서 측정한 지시값(QDUT)을 기반으로 편차가 보정된 초음파 유량계의 측정값(QCORR)을 산출하는 단계(S600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계의 편차보정 방법.Calculating a flow rate correction curve based on two variables (x, y) for correcting the deviation of the ultrasonic flow meter (S100);
Calculating the values of the two variables (x, y) based on the Reynolds number and the position of the ultrasonic flowmeter installed on the characteristic of the fluid flowing in the pipe in which the ultrasonic flowmeter is installed (S200);
Calculating an output variable F ′ of the flow deviation correction curve based on the indication value Q DUT measured by the ultrasonic flowmeter and the reference indication value Q REF measured by the reference flow meter (S300);
Calculating a coefficient of the flow rate correction curve based on the two values (x, y) and the output variable (F ') (S400);
Calculating a correction deviation (F i ) by reflecting the Reynolds number and the position where the ultrasonic flowmeter is installed in the flow deviation correction curve reflecting the coefficient (S500); And
And calculating the measured value Q CORR of the ultrasonic flowmeter with the deviation corrected based on the correction deviation F i and the indication value Q DUT measured by the ultrasonic flow meter (S600). Deviation Correction Method of Ultrasonic Flowmeter.
파스칼의 삼각형을 이용하여 상기 유량편차 보정곡선인
를 산출하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계의 편차보정 방법.
상기 Fi는 상기 유량편차 보정곡선의 보정편차, 상기 C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15는 상기 유량편차 보정곡선의 계수이다.The method of claim 1, wherein the step S100,
Using Pascal's triangle,
Deviation correction method of the ultrasonic flow meter, characterized in that for calculating.
F i is the correction deviation of the flow deviation correction curve, C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 , C 6 , C 7 , C 8 , C 9 , C 10 , C 11 , C 12 , C 13 , C 14 , and C 15 are coefficients of the flow deviation correction curve.
상기 레이놀즈 수의 로그를 취하여 변수 x를 산출하고 상기 초음파 유량계가 설치된 직관부의 길이를 상기 관의 지름으로 나누어 변수 y를 산출하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계의 편차보정 방법.The method of claim 1, wherein the step S200,
And calculating the variable x by taking the log of the Reynolds number, and calculating the variable y by dividing the length of the straight pipe portion in which the ultrasonic flowmeter is installed by the diameter of the tube.
상기 지시값(QDUT)과 상기 기준지시값(QREF)의 차이를 상기 기준지시값(QREF)으로 나누어 상기 유량편차 보정곡선의 출력변수(F')를 산출하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계의 편차보정 방법.The method of claim 1, wherein the step S300,
An ultrasonic flow meter which calculates an output variable F ′ of the flow deviation correction curve by dividing the difference between the indication value Q DUT and the reference indication value Q REF by the reference indication value Q REF Correction method
상기 2개의 변수(x, y) 값과 상기 출력변수(F')를 반영한 유량편차 보정곡선을 산출하는 단계(S410); 및
상기 S410단계에서 산출한 유량편차 보정곡선에 Levenberg-Marquardt 알고리즘을 적용하여 상기 계수를 산출하는 단계(S420)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계의 편차보정 방법.The method of claim 1, wherein the step S400,
Calculating a flow rate correction curve reflecting the values of the two variables (x, y) and the output variable (F ') (S410); And
Comprising the step of calculating the coefficients by applying the Levenberg-Marquardt algorithm to the flow deviation correction curve calculated in step S410 (S420).
상기 계수를 반영한 유량편차 보정곡선의 변수 x에 레이놀즈 수의 로그를 취한 값을 반영하고 변수 y에 상기 초음파 유량계가 설치된 직관부의 길이를 상기 관의 지름으로 나눈 값을 반영하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계의 편차보정 방법.The method of claim 1, wherein the step S500,
An ultrasonic flowmeter reflecting the logarithm of the Reynolds number in the variable x of the flow rate correction curve reflecting the coefficient and reflecting the value obtained by dividing the length of the straight pipe portion in which the ultrasonic flowmeter is installed by the diameter of the pipe Correction method
상기 초음파 유량계에서 측정한 지시값(QDUT)을 상기 보정편차(Fi)에서 1을 더한 값으로 나누어 편차가 보정된 초음파 유량계의 측정값(QCORR)을 산출하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계의 편차보정 방법.The method of claim 1, wherein the step S600,
The measured value Q CORR of the ultrasonic flowmeter with the deviation corrected is calculated by dividing the indication value Q DUT measured by the ultrasonic flowmeter by the value obtained by adding 1 to the correction deviation F i . Deviation Correction Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110014273A KR101204705B1 (en) | 2011-02-17 | 2011-02-17 | Method of deviation correction for ultrasonic flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110014273A KR101204705B1 (en) | 2011-02-17 | 2011-02-17 | Method of deviation correction for ultrasonic flow meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120094791A true KR20120094791A (en) | 2012-08-27 |
| KR101204705B1 KR101204705B1 (en) | 2012-11-23 |
Family
ID=46885574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110014273A KR101204705B1 (en) | 2011-02-17 | 2011-02-17 | Method of deviation correction for ultrasonic flow meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101204705B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111693731A (en) * | 2020-06-23 | 2020-09-22 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | Roadway section wind speed measuring device and method based on ultrasonic principle |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1001719C2 (en) | 1995-11-22 | 1997-05-23 | Krohne Altometer | Method and device for the ultrasonic measurement of the velocity and flow rate of a medium in a pipeline. |
-
2011
- 2011-02-17 KR KR1020110014273A patent/KR101204705B1/en active IP Right Grant
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111693731A (en) * | 2020-06-23 | 2020-09-22 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | Roadway section wind speed measuring device and method based on ultrasonic principle |
| CN111693731B (en) * | 2020-06-23 | 2021-11-26 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | Roadway section wind speed measuring device and method based on ultrasonic principle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101204705B1 (en) | 2012-11-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9366556B2 (en) | Method for ultrasonic metering using an orifice meter fitting | |
| CN103808381B (en) | A kind of temperature influence eliminating method of transit-time ultrasonic flow meter | |
| US7607361B2 (en) | Sonar circumferential flow conditioner | |
| US9816847B2 (en) | Ultrasonic flowmeter and method for measuring flow | |
| MX2007006576A (en) | System and method for flow profile calibration correction for ultrasonic flowmeters. | |
| US11150121B2 (en) | Monitoring of fluid flow | |
| CN108351239B (en) | Flow measuring device based on eddy current flow measuring principle | |
| JP5999725B2 (en) | Mass flow meter | |
| KR101178038B1 (en) | Differential pressure-type mass flow meter with double nozzles | |
| KR101204705B1 (en) | Method of deviation correction for ultrasonic flow meter | |
| KR101617652B1 (en) | Ultrasonic flowmeter and flow rate measuring method | |
| JP2005017152A (en) | Flowmeter, flow rate calculation method, program and recording medium | |
| Chun et al. | Assessment of combined V/Z clamp-on ultrasonic flow metering | |
| US9488509B2 (en) | Method or determining an absolute flow rate of a volume or mass flow | |
| KR20110060536A (en) | Flux measurement method | |
| KR102437772B1 (en) | Apparatus and method for measuring flow rate using pressure sensor | |
| JP7037883B2 (en) | Exhaust flow rate measuring device, fuel consumption measuring device, program for exhaust gas flow rate measuring device, and exhaust gas flow rate measuring method | |
| KR102603818B1 (en) | Flow rate correction method according to the water level of the conduit flow metering system | |
| JP4949892B2 (en) | Flow measurement method and flow measurement jig | |
| KR101302645B1 (en) | Multi path ultrasonic flowmeter | |
| RU2641505C1 (en) | Information and measuring system for measurement of flow and quantity of gas | |
| RU2654934C1 (en) | Method of calibration of nozzle and device for calibration of nozzle | |
| Volynkin et al. | The effect of roughness of the inner surface of the pipeline on the error of measurements using immersed vortex flow meters | |
| CN105890684A (en) | Novel setting method for determining sound channel positions by adopting Gauss-Jacobi polynomial | |
| CN116878624A (en) | Measuring method and device of multichannel ultrasonic gas flowmeter and electronic equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151030 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161027 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171017 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191118 Year of fee payment: 8 |