[发明专利]一种用超声波进行轻质油品质量流量测量的方法

权利要求书

1.一种用超声波进行轻质油品质量流量测量的方法，在超声波质量流量测量中，其流体质量流量q_m可由下式(1)得到:

q_m＝ρq_v＝ρAu (1)；其中，q_m为质量流量，q_v为体积流量，ρ为油品密度，A为超声波测量管道截面积，u为流体界面平均流速；

利用时差法进行流体的体积流量测量；利用轻质油品密度与超声波波速的关系进行被测介质密度测量；其特征在于：密度测量方法通过建立轻质油品密度和温度、声速之间的模型计算得到，具体如下：

在管道的一侧设置换能器Ⅰ，另一侧设置换能器Ⅱ，假设介质平均流速为u，超声波从换能器Ⅰ到换能器Ⅱ以及从换能器Ⅱ到换能器Ⅰ的传播时间分别为t₁₂、t₂₁,换能器Ⅰ和换能器Ⅱ之间的连线与管道径向平面之间的夹角为θ，管道超声波在静止介质中的传播速度为c，换能器管路中心线方向距离为L,忽略测量电路处理时间，则有：

$t_{12}=\begin{array}{c}L\\ c\sin \mathrm{\θ}+u\end{array}---\left(2\right)$

$t_{21}=\frac{L}{c\sin \mathrm{\θ}-u}---\left(3\right)$

经推理，可得出：

$c=\frac{L}{2\sin \mathrm{\θ}}(\frac{1}{t_{12}}+\frac{1}{t_{21}})---\left(4\right)$

根据实验数据，通过多层感知建立轻质油品密度、温度和声速之间的关系模型建立多层感知模型,其中隐含层激活函数为双Log-Sigmoid函数，输出层函数为线性函数,根据多层感知模型可得出密度计算方法如式(5)～(9)所示；

$t_a=\frac{t-5}{30}---\left(5\right)$

$c_a=\frac{c-1231.134}{137.588}---\left(6\right)$

h₁₁＝-0.367+0.196t_a+0.143c_a(7)

h₁₂＝-0.139+0.213t_a+0.318c_a(8)

$\mathrm{\ρ}=0.358+\frac{0.375}{1+e^{-h_{11}}}+\frac{0.6}{1+e^{-h_{12}}}---\left(9\right)$

式(5)～(9)，t为油料实时温度，ρ为油品密度，c为超声波在静止介质中的传播速度，t_a、c_a、h₁₁、h₁₂为中间变量，e为自然对数函数的底数。