[发明专利]一种基于声波信号的节流孔板流量计标定平台和方法

说明书

本发明公开了一种基于声波信号的节流孔板流量计标定平台和方法，标定平台包括由流量标定管路和储水箱组成的回路，流量标定管路上安装有节流孔板和标定流量计，节流孔板前安装有压力传感器，节流孔板上安装有声波传感器。通过测量不同板前压力下，节流孔板的流量和声波信号，得到节流孔板的流量和声波信号的关联特性曲线，并根据关联特性曲线拟合出根据声波信号计算流量的拟合公式；经校核无误后，将拟合公式以程序的形式写入声波检测系统，并在需要测量的节流孔板上安装声波传感器，在节流孔板所在的管道上安装压力传感器，将声波传感器的输出信号和声波检测系统的输入端连接，即可对节流孔板的流量进行检测。

技术领域

本发明属于流量测量技术领域，具体涉及一种利用声波信号标定节流孔板流量计的实验平台和方法。

背景技术

流量测量是计量科学技术的重要组成部分，它已经被广泛应用于工农业生产、环境保护、科学研究、对外贸易、人民生活等各个领域，准确快速的流量测量对于保证产品质量、提高经济效益、节约能源、促进科学技术的发展等具有重要的作用。在能源危机日益凸显的时代，流量测量在国民经济中的地位与作用越来越重要。流量测量作为工业过程中关键的技术之一，一直受到广泛的关注和深入的研究.常见的流量测量计包括差压流量计、容积式流量计、转子流量计、电磁流量计、超声波流量计、科里奥利流量计等，其中又以差压式流量计研究最广泛。差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。

节流孔板流量计是将标准孔板与多参数差压变送器(或差压变送器、温度变送器及压力变送器)配套组成的高量程比差压流量装置，可测量气体、蒸汽、液体及引的流量，广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。节流装置又称为差压式流量计，是由一次检测件(节流件)和二次装置(差压变送器和流量显示仪)组成广泛应用于气体。蒸汽和液体的流量测量。具有结构简单，维修方便，性能稳定。

但目前节流孔板流量计均是基于孔板前后的差压信号实现流量测量功能，而差压信号的获得需要基于压力变送器，一般的压力变送器价格是标准孔板本身价格的几倍，因此，传统节流孔板流量计实际主要成本在压力变送器。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出来一种利用声波传感器，通过监测节流孔板在不同压力条件下的声波信号特征，进而计算出节流孔板的流量，变相实现了低价格的声波节流孔板流量计量的功能。

为达到上述目的，本发明所述一种基于声波信号的节流孔板流量计标定平台，包括流量标定管路和储水箱组成的回路，所述流量标定管路上安装有循环水泵和节流孔板流量计，节流孔板流量计包括节流孔板、安装在所述节流孔板上的声波传感器和用于测量节流孔板板前压力的第一压力传感器，节流孔板后的流量标定管路上安装有标定流量计；所述标定流量计、第一压力传感器和声波传感器的输出端和数据采集器的输入端连接，数据采集器的输出端和数据分析平台的输入端连接；所述数据采集器用于将声波传感器、标定流量计和第一压力传感器收集的声波信号、流量信号和板前压力信号传输至数据分析平台，所述数据分析平台用于根据接收到的声波信号、流量信号和节流孔板的板前压力信号得到不同的板前压力下声波信号和节流孔板的节流孔板流量关系式。

进一步的，标定流量计采用电磁流量传感器、容积流量传感器、涡街流量传感器、涡轮流量传感器、超声波流量传感器或差压流量传感器。

进一步的，声波传感器为听音器、拾音器、微小位移电信号声音传感器、压电阵列传感器、表面声波传感器、动态压力传感器、声波频率传感器、声波声压传感器、声波声强传感器、声波声功率传感器中的任意一种或N种的组合，N＞1。

进一步的，表面声波传感器为瑞利波传感器、光纤传感器、切向水平板模传感器、兰姆波传感器或乐甫波传感器中的任意一种或N种的组合，N＞1。

进一步的，听音器或拾音器类型的声波传感器布置在的节流孔板外壳，且垂直于节流孔板3轴向的中心位置。