利用超聲波檢測流量的檢測方法技術

本發明專利技術公開了一種利用超聲波檢測流量的檢測方法，由布置在測量管的管段上的超聲波換能器組測量出超聲波在管段中順流傳播時的順流時間及逆流傳播時的逆流時間；待測氣體在流過測量管的布置有超聲波換能器組的管段時自由擴散到與測量管相連通的兩個靜速管中，由對應的測量聲程除以超聲波在對應的靜速管中的實際傳播時間即可分別得到超聲波在兩個靜速管中的傳播速度，將上述超聲波傳播速度帶入如下的超聲波傳播速度計算公式中即可得到超聲波傳播速度，將所測得的數據代入方程中求得待測流體在測量管中的流速，進而得到待測流體的流量。本發明專利技術所提供的檢測方法保證靜速管中的氣體和測量管中的待測氣體始終處于同一狀態下，提高測量的準確度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于氣體流量測量
，具體涉及一種。
技術介紹
超聲波流量測量技術是一種利用超聲波信號在流體中傳播時流體的流速信息來測量流體流量的測量技術，它具有非接觸式測量、測量精度高、測量范圍寬、安裝維護方便等特點。根據對信號檢測的原理，目前時差法超聲波流量檢測裝置大致可分為時差法、頻差法、波束偏移法、多普勒法等類型，其中應用最廣泛的基于時差法的流量檢測裝置。事實上，因為超聲波信號在流體介質中與靜態介質相比，順流時超聲波信號的傳播速度增加，傳播時間減小，逆流時超聲波信號的傳播速度減小，傳播時間增加，從而使得順逆流方向超聲波信號的傳播時間存在時間差。而時差法超聲波流量計就是根據流體介質的流速與時間差存在線形關系原理進行測量的，因此只要準確測定順流時間和逆流時間，根據流體介質的流速與順流時間和逆流時間的線形關系，可以求出流體介質的流速，進而求出待測氣體的流量。如在申請公布號為CN101886939A的中國專利技術專利申請中公開了一種時差法超聲波流量計，該超聲波流量計包括測量管，在測量管的管段上沿測量管軸向、且呈對射結構布置有兩個收發一體、且相互交替地對應作為發射元件和接收原件的兩個超聲波換能器，記時間差為Λ t，A t = t2-ti，其中t2為逆流時間，h為順流時間，其中，SS4=^7—r則得到如下方程式/ , / ，S S7^~~F~wL/'v c/ v(I)At = t2-t!(2)V' = vf ( Θ )(3)其中，τ表示超聲波信號在超聲波換能器及電路中的時間延遲，^-^可以消除τ的影響，S為根據超聲波流量檢測裝置中超聲波換能器組的布局所測量得到的傳播聲程，Cf為超聲波在流體介質中的傳播速度，Θ為聲道角，V為流體介質的流速，V'則是流體介質的流速在超聲波傳播方向上的分速度，f(e)為三角函數。對于上述方程式(I)和(2)來講，流體介質的流速V與Λ t、S、Cf、及f( θ )有關，其中S和f( Θ )都是在超聲波流量計結構一定的情況下就可以直接測量得到，只需要測量計算Λ t和Cf即可，而Λ t可以通過t2-ti測量計算得到，只有Cf需要補償計算才能得到。上述所引用的專利對比文件中所采用的超聲波流量檢測裝置的測量管上的超聲波換能器呈對射結構布置，而在實際測量時，測量管上的超聲波換能器還可以呈V型反射結構或其他結構布置，而當采用其他布置形式而計算順流時間及逆流時間時，在公式SS言2 二=7^7-F中發生變化的就是聲程S和流體介質的流速在超聲波傳播方Ci-VCf+Y向上的分速度V，而聲程S及f(0)根據具體的布置形式均可以直接測量得到。所以無論采用哪種布置形式，最終還需要確定超聲波在流體介質中的傳播速度Cf。而超聲波在流體介質中的傳播速度Cf超聲波速度受到各種環境因素的影響，包括待測氣體組分、溫度、壓力等，在常見的環境因素中，溫度對超聲波速度的影響是最嚴重的，而壓力對超聲波速度也有比較重要的影響。所以必須進行各種補償計算才能得出計算出超聲波在流體介質中的傳播速度Cf，比如，在空氣中，溫度對超聲波聲速的影響可按照公式Cair = 331. 45+0. 61t (t攝氏溫度)計算，而壓力對聲速的影響可根據公式權利要求1.，其特征在于，包括如下步驟①、在待測氣體流過測量管時，由布置在測量管的管段上的超聲波換能器組測量出超聲波在管段中順流傳播時的順流時間及逆流傳播時的逆流時間t2;待測氣體在流過測量管的布置有超聲波換能器組的管段時自由擴散到與測量管相連通的兩個靜速管中，這兩個靜速管上分別布置有用于在靜速管中測量超聲波傳播速度的超聲波換能器，根據靜速管上超聲波換能器的布局獲得超聲波在對應靜速管中傳播的測量聲程，兩靜速管上的兩測量聲程的長度相差I倍，由對應的靜速管上的超聲波換能器發射并接收超聲波以獲得超聲波在對應的測量聲程中的實際傳播時間，由對應的測量聲程除以超聲波在對應的靜速管中的實際傳播時間即可分別得到超聲波在兩個靜速管中的傳播速度Cfl和Cf2，將上述超聲波傳播速度Cfl和Cf2帶入如下的超聲波傳播速度計算公式中2.根據權利要求I所述的，其特征在于，所述的兩個靜速管或其中一個靜速管上的超聲波換能器的布局為靜速管上的超聲波換能器在靜速管軸向兩端布置有兩個，所述靜速管上的兩個超聲波換能器中的其中一個為發射元件、另一個為接收元件。3.根據權利要求I所述的，其特征在于，所述的兩個靜速管或其中一個靜速管上的超聲波換能器的布局為靜速管上的超聲波換能器在靜速管軸向兩端布置有兩個，所述靜速管上的兩個超聲波換能器呈收發一體結構、且相互交替作為發射和接收兀件。4.根據權利要求I所述的，其特征在于，所述的兩個靜速管或其中一個靜速管上的超聲波換能器的布局為靜速管上的超聲波換能器呈收發一體結構，所述靜速管上的呈收發一體結構的超聲波換能器布置在靜速管軸向一端，在靜速管軸向另一端布置有用于反射從超聲波換能器中發射的超聲波的反射部。全文摘要本專利技術公開了一種，由布置在測量管的管段上的超聲波換能器組測量出超聲波在管段中順流傳播時的順流時間及逆流傳播時的逆流時間；待測氣體在流過測量管的布置有超聲波換能器組的管段時自由擴散到與測量管相連通的兩個靜速管中，由對應的測量聲程除以超聲波在對應的靜速管中的實際傳播時間即可分別得到超聲波在兩個靜速管中的傳播速度，將上述超聲波傳播速度帶入如下的超聲波傳播速度計算公式中即可得到超聲波傳播速度，將所測得的數據代入方程中求得待測流體在測量管中的流速，進而得到待測流體的流量。本專利技術所提供的檢測方法保證靜速管中的氣體和測量管中的待測氣體始終處于同一狀態下，提高測量的準確度。文檔編號G01H5/00GK102914333SQ20121037478公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日專利技術者王新亞, 張俊峰, 李波, 趙彤凱, 劉東旭, 李宏剛 申請人:鄭州光力科技股份有限公司本文檔來自技高網...

【技術保護點】
利用超聲波檢測流量的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：①、在待測氣體流過測量管時，由布置在測量管的管段上的超聲波換能器組測量出超聲波在管段中順流傳播時的順流時間t1及逆流傳播時的逆流時間t2；待測氣體在流過測量管的布置有超聲波換能器組的管段時自由擴散到與測量管相連通的兩個靜速管中，這兩個靜速管上分別布置有用于在靜速管中測量超聲波傳播速度的超聲波換能器，根據靜速管上超聲波換能器的布局獲得超聲波在對應靜速管中傳播的測量聲程，兩靜速管上的兩測量聲程的長度相差1倍，由對應的靜速管上的超聲波換能器發射并接收超聲波以獲得超聲波在對應的測量聲程中的實際傳播時間，由對應的測量聲程除以超聲波在對應的靜速管中的實際傳播時間即可分別得到超聲波在兩個靜速管中的傳播速度Cf1和Cf2，將上述超聲波傳播速度Cf1和Cf2帶入如下的超聲波傳播速度計算公式中：Cf=2k3Cf1Cf2Cf1+Cf2---(1)即可得到超聲波在待測氣體中的超聲波傳播速度Cf，其中k3為補償系數，其取值范圍為0.9～1.1；②、將步驟一中所測得的t1、t2、Cf代入下述方程中以求得待測流體在測量管中的流速v，進而得到待測流體的流量，Δt=SCf-v′-SCf+v′---(2)△t＝t2？t1？？？？？？？？？？？？？？？？？？（3）v′＝vf(θ)？？？？？？？？？？？？？？？？？（4）其中，S為超聲波在測量管中傳播的測量聲程，v′則是流體介質的流速v在超聲波傳播方向上的分速度，f(θ)為三角函數，S和f(θ)均根據測量管中超聲波換能器組的布局而獲得。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王新亞，張俊峰，李波，趙彤凱，劉東旭，李宏剛，
申請(專利權)人：鄭州光力科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：