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超声波水表流量系数处理方法.pdf

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超声波 水表 流量 系数 处理 方法
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摘要
申请专利号:

CN201410148902.X

申请日:

2014.04.14

公开号:

CN103913203A

公开日:

2014.07.09

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01F 15/02申请日:20140414|||公开
IPC分类号: G01F15/02; G01F1/66 主分类号: G01F15/02
申请人: 姜跃炜
发明人: 姜跃炜; 薛明星
地址: 230088 安徽省合肥市马鞍山?#32933;?#32426;阳光花园紫阳苑4栋601室
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 合肥诚兴知识产权代理有限公司 34109 代理人: 汤茂盛
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法律状态
申请(专利)号:

CN201410148902.X

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2017.01.25|||2014.08.06|||2014.07.09

法律状态类?#20572;?/td>

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及超声波流量检测技术领域,特别涉及一种超声波水表流量系数处理方法,包括如下步骤:从内存中取出本次检测得到的时差数值,记为t;根据程序内置时差分界数组A[m]得出时差分区编号i;从内存中取出本次检测得到的水温数值,?#27425;獁;根据程序内置水?#36335;纸?#25968;组B[n]得出水?#36335;?#21306;编号j;根据时差分区编号i、水?#36335;?#21306;编号j从程序内置二维系数矩阵K[m,n]中取出四个元素ki,j、ki,j+1、ki+1,j、ki+1,j+1并进行处理得到拟合系数k0=S1+(S2-S1)?#21147;腂;超声波声速系数W=c4×w4+c3×w3+c2×w2+c1×w;流体体积Q=t×k0×W。通过一系?#26800;?#22788;理,使得超声波水表对流量的计算更为精确,避免了各种因素对处理结果的影响,同时简化处理过程,大幅?#26723;?#27700;表制造成本。

权利要求书

权利要求书
1.  一种超声波水表流量系数处理方法,包括如下步骤:
(A)从内存中取出本次检测得到的时差数值,记为t;
(B)根据程序内置时差分界数组A[m]={a1,a2,a3,…,am}得出时差分区编号,其中超声波水表的时差检测范围为[tmin,tmax]且a1<tmin<a2<…<am-1<tmax<am,若t<tmin或t>tmax,超声波水表报错并停止流量检测,若ai≤t<ai+1,时差分区编号记为i;
(C)从内存中取出本次检测得到的水温数值,?#27425;獁;
(D)根据程序内置水?#36335;纸?#25968;组B[n]={b1,b2,b3,…,bn}得出水?#36335;?#21306;编号,其中超声波水表的温度检测范围为[wmin,wmax]且b1<wmin<b2<…<bm-1<wmax<bm,若w<wmin或w>wmax,超声波水表报错并停止流量检测,若bj≤w<bj+1,水?#36335;?#21306;编号记为j;
(E)根据时差分区编号i、水?#36335;?#21306;编号j从程序内置二维系数矩阵K[m,n]={{k1,1,k1,2,…,k1,n},{k2,1,k2,2,…,k2,n},…,{km,1,km,2,…,km,n}}中取出四个元素ki,j、ki,j+1、ki+1,j、ki+1,j+1,按作如下处理:
δA=(t-ai)/(ai+1-ai),δB=(w-bj)/(bj+1-bj),
S1=(k1,1+k1,2+…+k1,j)+(k1,j+k2,j+…+ki,j)+ki+1,j?#21147;腁,
S2=(k1,1+k1,2+…+k1,j+1)+(k1,j+1+k2,j+1+…+ki+1,j+1)+ki+1,j+1?#21147;腁,
拟合系数k0=S1+(S2-S1)?#21147;腂;
(F)超声波声速系数W=c4×w4+c3×w3+c2×w2+c1×w;
(G)流体体积Q=t×k0×W。

2.  如权利要求1所述的超声波水表流量系数处理方法,其特征在于:所述的二维系数矩阵K[m,n]按如下步骤确定:
(a)依据超声波水表管端的流态流体力学数据建模确定二维曲面r=r(t,w);
(b)将二维曲面r在t=a1,a2,a3,…,am以及w=b1,b2,b3,…,bn共m×n个坐标点上离散化得到ri,j=r(ai,bj);
(c)令ki,j=ri,j,将ki,j存储至二维系数矩阵K[m,n]。

3.  如权利要求2所述的超声波水表流量系数处理方法,其特征在于:所述的步骤c中,选取参数α和β,令ki,j=(ri,j-β)/α使得ki,j为一个较小的数值便于存储和计算,将ki,j存储至二维系数矩阵K[m,n];
所述的步骤E中,根据拟合系数k0计算流量系数r0=α×k0+β,其中α,?#24405;次?#21069;面所选取的参数;
所述的步骤G中,流体体积Q=t×r0×W。

说明书

说明书超声波水表流量系数处理方法
技术领域
本发明涉及超声波流量检测技术领域,特别涉及一种超声波水表流量系数处理方法。
背景技术
超声波水表是采用超声波时差原理,采用工业级电子元器件制造而成的全电子水表,与机械式水表相比较具有精度高,可靠性好,量程比宽,使用寿命长,无任何活动部件,无需设置参数,?#25105;?#35282;度安装等优点,随着社会的进步,超声波水表的使用越来越广。
超声波水表在测量时,利用超声波脉冲在流体?#20852;?#27969;传播时间和逆流传播时间的差值来测量流体流速,再根据管道截面面积计算出管道内流体的流量。在测量时,由于超声波在水中传播速度很快,无论是顺流传播时间还是逆流传播时间都很小,?#35782;?#26102;间的测量精度要求很高。现有的测量都是使用一个高频计数时钟,超声波脉冲在流体顺流传播过程中,即从发射到接收的过程中计数器对高频计数时钟进行计数,其顺流传播时间t就是计数值L除以高频计数时钟的频率f;逆流传播时间同理,也是通过计数器的计数值计算得出的。现有技术中,对流体的流量的处理,是通过超声波的传播时间、超声波的声速得出的,其并没有根据各方面因素对结果进行修正,使得处理结果存在误差,使得流体流量计算的?#36824;?#20934;确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声波水表流量系数处理方法,保证超声波水表流量计算的准确性。
为实现以上目的,本发明采用的技术方案为:一种超声波水表流量系数处理方法,包括如下步骤:(A)从内存中取出本次检测得到的时差数值,记为t;(B)根据程序内置时差分界数组A[m]得出时差分区编号 i;(C)从内存中取出本次检测得到的水温数值,?#27425;獁;(D)根据程序内置水?#36335;纸?#25968;组B[n]得出水?#36335;?#21306;编号j;(E)根据时差分区编号i、水?#36335;?#21306;编号j从程序内置二维系数矩阵K[m,n]中取出四个元素ki,j、ki,j+1、ki+1,j、ki+1,j+1并进行处理得到拟合系数k0=S1+(S2-S1)?#21147;腂;(F)超声波声速系数W=c4×w4+c3×w3+c2×w2+c1×w;(G)流体体积Q=t×k0×W。
与现有技术相比,本发明存在以下技术效果?#21644;?#36807;一系?#26800;?#22788;理,使得超声波水表对流量的计算更为精确,避免了环境温度、流速等因素对处理结果造成影响;同时,这种处理方法简单,大幅?#26723;?#30005;路制造成本,使得超声波水表能够得到广泛应用。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合图1,对本发明做进一步详细叙述。
一种超声波水表流量系数处理方法,包括如下步骤:(A)从内存中取出本次检测得到的时差数值,记为t;(B)根据程序内置时差分界数组A[m]={a1,a2,a3,…,am}得出时差分区编号,其中超声波水表的时差检测范围为[tmin,tmax]且a1<tmin<a2<…<am-1<tmax<am,若t<tmin或t>tmax,超声波水表报错并停止流量检测,若ai≤t<ai+1,时差分区编号?#27425;猧;(C)从内存中取出本次检测得到的水温数值,?#27425;獁;(D)根据程序内置水?#36335;纸?#25968;组B[n]={b1,b2,b3,…,bn}得出水?#36335;?#21306;编号,其中超声波水表的温度检测范围为[wmin,wmax]且b1<wmin<b2<…<bm-1<wmax<bm,若w<wmin或w>wmax,超声波水表报错并停止流量检测,若bj≤w<bj+1,水?#36335;?#21306;编号?#27425;猨。以上步骤也可?#22253;?#29031;步骤C、D、A、B的顺序进行。(E)根据时差分区编号i、水?#36335;?#21306;编号j从程序内置二维系数矩阵K[m,n]={{k1,1,k1,2,…,k1,n},{k2,1,k2,2,…,k2,n},…,{km,1,km,2,…,km,n}}中取出四个元素ki,j、ki,j+1、ki+1,j、ki+1,j+1,按作如下处理:δA=(t-ai)/(ai+1- ai),δB=(w-bj)/(bj+1-bj),S1=(k1,1+k1,2+…+k1,j)+(k1,j+k2,j+…+ki,j)+ki+1,j?#21147;腁,S2=(k1,1+k1,2+…+k1,j+1)+(k1,j+1+k2,j+1+…+ki+1,j+1)+ki+1,j+1?#21147;腁,拟合系数k0=S1+(S2-S1)?#21147;腂;(F)超声波声速系数W=c4×w4+c3×w3+c2×w2+c1×w;(G)流体体积Q=t×k0×W。通过这一系?#26800;?#22788;理,得出的流量更为准确。
作为本发明的优选方案,所述的二维系数矩阵K[m,n]按如下步骤确定:(a)依据超声波水表管端的流态流体力学数据建模确定二维曲面r=r(t,w);(b)将二维曲面r在t=a1,a2,a3,…,am以及w=b1,b2,b3,…,bn共m×n个坐标点上离散化得到ri,j=r(ai,bj);(c)令ki,j=ri,j,将ki,j存储至二维系数矩阵K[m,n]。
更进一步地,所述的步骤c中,选取参数α和β,令ki,j=(ri,j-β)/α使得ki,j为一个较小的数值便于存储和计算,将ki,j存储至二维系数矩阵K[m,n];所述的步骤E中,根据拟合系数k0计算流量系数r0=α×k0+β,其中α,?#24405;次?#21069;面所选取的参数;所述的步骤G中,流体体积Q=t×r0×W。通过这样处理,减少了处理过程中数据的计算和存储量。
本方法可在保证数据处理精度要求的前提下极大简化流量数据计算过程,提高处理效率,?#26723;?#22788;理器及存储器的?#24067;?#36164;源要求,使用1MHz至4MHz主频的处理器,存储空间在256Byte至1024Byte之间,即可正常完成流量计算处理过程。比使用本方案前与本方案后的?#24067;?#36164;源要求如下:


超声波水表的计量精度、使用寿命等都要优于机械水表,但由于超声波水表的成?#38236;?#32467;构复杂、成本高,使得超声波水表并未广泛使用。通过以上数据我们可?#33489;?#29616;,通过本发明的方案,超声波在数据处理上更简单有效,实现流体流量精确测量的同时大幅?#26723;?#20102;成本,这对于超声波水表的推广来说极为重要。

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