[发明专利]用于超声波燃气表流量计算及修正方法

说明书

本发明提供了用于超声波燃气表计算及修正方法，属于燃气计量领域，该方法根据温度确定当前环境下超声波传播速度及理论飞行时间，根据存储的特征波过零点时间进行相位是否异常判定。如果异常则进行飞行时差修正，并且通过测得的温度进行飞行时差标定的转换。最后通过计算出的速度结合流量计算公式并进行修正。

技术领域

本发明属于燃气计量领域，特别涉及用于超声波燃气表流量计算及修正方法。

背景技术

目前天然气产业发展迅速，燃气计量行业也得到快速发展。国内市场主流燃气表依然是膜式燃气表，但是膜式燃气表结构复杂、压损大、机械部分易磨损、计量精度容易受温度影响。但是超声波燃气表具有寿命长、免维护、全电子结构、无机械传动部分、不易受磁干扰特点，逐渐受到燃气客户的认可。超声波燃气表主要采用传播速度差法进行流量计算，通过顺流、逆流超声波飞行时间，计算当前瞬时流量，然后通过积分运算得到累计流量。

气体具有密度小，易受温度、压力影响等特点，因此超声波信号在气介质中传输衰减快，信号幅值、波形都会发生变化；再者气介质会随着外界环境因素的变化，流体的速度分布也不同。所以在超声波燃气表应用中为了确保计量的精确度，需要保证超声波的飞行时间测量是准确的，其次要使用合适的计算方法结合流体力学对流量计算进行转换和修正。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种用于超声波燃气表流量计算及修正方法，可以提高超声波燃气表的计量精度。

用于超声波燃气表流量计算及修正方法，所述超声波燃气表中设有标定时的温度存储单元，及该温度下特征波过零点的飞行时间存储单元，所述修正方法包括：

(1)超声波燃气表获取当前环境温度，确定当前环境温度下特征波过零点的飞行时间，计算公式如下：

其中L是超声波传播声程，c是超声波传播速度，n是特征波索引，f是换能器发射频率。

(2)超声波根据当前环境温度，确定此温度下超声波传播速度，计算公式如下：

其中c是超声波传播速度，t是温度。

(3)对超声波换能器施加激励电压，并发射一定数量无相位差异的激励脉冲，获取特征波在气介质中传播的飞行时间，并计算飞行顺流和逆流方向的飞行时差，飞行时差计算公式如下：

ΔT＝T_逆–T_顺 (3)

其中T_逆是逆流超声波信号飞行时间，T_顺是顺流超声波信号飞行时间，ΔT是飞行时差。

(4)用理论飞行时间和存储的过零点时间与顺流及逆流飞行时间进行判定是否发生相位异常。

(5)如果发生相位异常，需要对飞行时差进行修正，计算公式如下：

ΔT＝|T逆–T顺|-N/f(N＝1,2,3…) (4)

(6)如果不存在相位异常，则基于公式(3)获得的结果进行标定飞行时差转换，计算公式如下：

ΔT_标＝ΔT*c²/c²_标 (5)

(7)可选的，所述用于超声波燃气表流量计算包括：

修正后的飞行时差ΔT，超声波传播声程L，超声波传播方向与管径中心的角度θ。

(8)计算气体的线平均速度V，计算公式如下：

(9)计算超声波燃气表的瞬时流量Q，参考流量计算公式：