[發明專利]一種多聲道超聲波氣體流量計聲道權系數計算方法

有效

• 申請號: 201710276907.4
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN106895890B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 唐曉宇;楊秦敏;孫優賢
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

1.一種多聲道超聲波氣體流量計聲道權系數計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將多聲道超聲波氣體流量計安裝在流量測試管道中，測試段上游需存在至少20倍管道直徑長度的直管段或者相應整流設施，以保證超聲波氣體流量計測試管道內流體流動充分發展，測試管道包含的測量裝置包括標準流量計、溫度測量裝置、壓力測量裝置；

2)根據超聲波流量計測量范圍和雷諾數計算公式，將超聲波氣體流量計測量范圍劃分為低速區和非低速區，最低流速到雷諾數4000對應的流速范圍為低速區，雷諾數4000對應的流速至最高流速范圍為非低速區；

3)在低速區選取均勻分布的若干流速點，進行流量計量測試；

4)在非低速區選取均勻分布的若干流速點，進行流量計量測試；

5)將流量計量測試中測得的數據作為支持向量機的輸入；

6)選取支持向量機的懲罰因子C和核函數參數σ，給定懲罰因子C和核函數參數σ的上下限作為搜索域，隨機生成若干組C和σ的初始值，將這若干組初始值記為(C,σ)，作為每個粒子在搜索域內的位置，將其作為支持向量機算法的初始參數設置，同時隨機設定每個粒子的速度初始值；

7)使用支持向量機進行多維流量曲線擬合，得出流量v和溫度T、壓力p、各聲道順流渡越時間t_down、逆流渡越時間t_up的關系式v＝f(t_up,t_down,T,p)；

8)將關系式v＝f(t_up,t_down,T,p)的系數矩陣W作為該流量計聲道權系數，并帶入輸入的各流速及其對應的溫度T、壓力p、各聲道順流渡越時間t_down、逆流渡越時間t_up數據，計算對應流速，將計算出的流速值與真實流速數據進行比對，并計算均方誤差，作為當前粒子的適應度；

9)計算當前每個粒子的適應度，即采用了當前的懲罰因子C和核函數參數σ設定方案的支持向量機算法得出的流速計算值和真實值之間的均方誤差值，并求出每個粒子的個體最優適應度和所有粒子的全局最優適應度；

10)根據粒子群算法中設定的粒子速度和位置進化規則，對每個粒子的位置和速度進行進化；

11)判斷是否達到粒子群算法設定的最大代數，若達到設定最大代數，停止進行參數優化，選取粒子群算法的全局最優適應度，作為支持向量機的參數，否則返回步驟7)；

12)在流速范圍內隨機取一系列流速點進行流量計量測試，并用關系式v＝f(t_up,t_down,T,p)計算出流量值作為該流量計的測量流量值；

13)將測量流量值與標準流量計的計量值進行比對，計算相對誤差、量程誤差和精度等級，并重復步驟12)，檢驗流量計測量的可重復性；

14)判斷量程誤差和精度等級等指標是否達到技術指標要求，輸出關系式v＝f(t_up,t_down,T,p)及其系數矩陣W，分別作為該臺多聲道超聲波氣體流量計的儀表特性曲線和聲道權系數，否則返回步驟5)。

2.根據權利要求1所述的一種多聲道超聲波氣體流量計聲道權系數計算方法，其特征在于，使用粒子群算法優化參數的支持向量機算法進行模型訓練的過程中，使用均方誤差最小來作為適應度函數，其計算公式為：