[发明专利]一种多声道超声波气体流量计声道权系数计算方法

摘要

本发明公开了一种多声道超声波气体流量计声道权系数计算方法。在流量计标定过程中，获取超声波气体流量计各个声道的顺、逆流渡越时间，通过温度和压力测量装置读取流量计工作温度和压力，结合标准表测量结果，使用粒子群算法优化参数的支持向量机算法，得出多声道超声波气体流量计声道权系数。支持向量机算法的使用能够有效降低流量计系统误差。使用粒子群算法优化支持向量机算法的参数，能够有效降低人为设定参数带来的支持向量机算法计算结果的偏差。该方法可以统一应用于低速区和非低速区的测量，不必按照雷诺数大小划分流速区来分别进行流速校正和拟合。该方法可适应不同声道布置方式和位置，有效降低计量误差，实用性更强。

主权项

1.一种多声道超声波气体流量计声道权系数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将多声道超声波气体流量计安装在流量测试管道中，测试段上游需存在至少20倍管道直径长度的直管段或者相应整流设施，以保证超声波气体流量计测试管道内流体流动充分发展，测试管道包含的测量装置包括标准流量计、温度测量装置、压力测量装置；2)根据超声波流量计测量范围和雷诺数计算公式，将超声波气体流量计测量范围划分为低速区和非低速区，最低流速到雷诺数4000对应的流速范围为低速区，雷诺数4000对应的流速至最高流速范围为非低速区；3)在低速区选取均匀分布的若干流速点，进行流量计量测试；4)在非低速区选取均匀分布的若干流速点，进行流量计量测试；5)将流量计量测试中测得的数据作为支持向量机的输入；6)选取支持向量机的惩罚因子C和核函数参数σ，给定惩罚因子C和核函数参数σ的上下限作为搜索域，随机生成若干组C和σ的初始值，将这若干组初始值记为(C,σ)，作为每个粒子在搜索域内的位置，将其作为支持向量机算法的初始参数设置，同时随机设定每个粒子的速度初始值；7)使用支持向量机进行多维流量曲线拟合，得出流量v和温度T、压力p、各声道顺流渡越时间t_down、逆流渡越时间t_up的关系式v＝f(t_up,t_down,T,p)；8)将关系式v＝f(t_up,t_down,T,p)的系数矩阵W作为该流量计声道权系数，并带入输入的各流速及其对应的温度T、压力p、各声道顺流渡越时间t_down、逆流渡越时间t_up数据，计算对应流速，将计算出的流速值与真实流速数据进行比对，并计算均方误差，作为当前粒子的适应度；9)计算当前每个粒子的适应度，即采用了当前的惩罚因子C和核函数参数σ设定方案的支持向量机算法得出的流速计算值和真实值之间的均方误差值，并求出每个粒子的个体最优适应度和所有粒子的全局最优适应度；10)根据粒子群算法中设定的粒子速度和位置进化规则，对每个粒子的位置和速度进行进化；11)判断是否达到粒子群算法设定的最大代数，若达到设定最大代数，停止进行参数优化，选取粒子群算法的全局最优适应度，作为支持向量机的参数，否则返回步骤7)；12)在流速范围内随机取一系列流速点进行流量计量测试，并用关系式v＝f(t_up,t_down,T,p)计算出流量值作为该流量计的测量流量值；13)将测量流量值与标准流量计的计量值进行比对，计算相对误差、量程误差和精度等级，并重复步骤12)，检验流量计测量的可重复性；14)判断量程误差和精度等级等指标是否达到技术指标要求，输出关系式v＝f(t_up,t_down,T,p)及其系数矩阵W，分别作为该台多声道超声波气体流量计的仪表特性曲线和声道权系数，否则返回步骤5)。