[發(fā)明專(zhuān)利]一種多聲道超聲波氣體流量計(jì)聲道權(quán)系數(shù)計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710276907.4
• 申請(qǐng)日: 2017-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106895890B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐曉宇;楊秦敏;孫優(yōu)賢
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01F1/66
• 分類(lèi)號(hào): G01F1/66
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發(fā)明公開(kāi)了一種多聲道超聲波氣體流量計(jì)聲道權(quán)系數(shù)計(jì)算方法。在流量計(jì)標(biāo)定過(guò)程中，獲取超聲波氣體流量計(jì)各個(gè)聲道的順、逆流渡越時(shí)間，通過(guò)溫度和壓力測(cè)量裝置讀取流量計(jì)工作溫度和壓力，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)量結(jié)果，使用粒子群算法優(yōu)化參數(shù)的支持向量機(jī)算法，得出多聲道超聲波氣體流量計(jì)聲道權(quán)系數(shù)。支持向量機(jī)算法的使用能夠有效降低流量計(jì)系統(tǒng)誤差。使用粒子群算法優(yōu)化支持向量機(jī)算法的參數(shù)，能夠有效降低人為設(shè)定參數(shù)帶來(lái)的支持向量機(jī)算法計(jì)算結(jié)果的偏差。該方法可以統(tǒng)一應(yīng)用于低速區(qū)和非低速區(qū)的測(cè)量，不必按照雷諾數(shù)大小劃分流速區(qū)來(lái)分別進(jìn)行流速校正和擬合。該方法可適應(yīng)不同聲道布置方式和位置，有效降低計(jì)量誤差，實(shí)用性更強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多聲道超聲波氣體流量計(jì)聲道權(quán)系數(shù)計(jì)算方法，特別涉及一種基于粒子群算法優(yōu)化參數(shù)的支持向量機(jī)算法的多聲道超聲波氣體流量計(jì)聲道權(quán)系數(shù)計(jì)算方法。

背景技術(shù)

超聲波氣體流量?jī)x表是近年來(lái)廣泛應(yīng)用于天然氣管道的流量測(cè)量裝置。其具有的雙向性、無(wú)阻流元件、重復(fù)性高、精度高和不帶來(lái)管道壓損等優(yōu)點(diǎn)，使多聲道超聲波氣體流量計(jì)取代傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)和渦輪流量計(jì)等，成為流量測(cè)量的主要裝置。超聲波氣體流量計(jì)使用的原理是超聲波在流體的影響下，順、逆流傳播時(shí)聲波速度與流速疊加或者相抵，導(dǎo)致順逆流傳播時(shí)間不一致，并與流體流速相關(guān)，從而可通過(guò)對(duì)順、逆流時(shí)間的測(cè)量反推流體流速。多聲道超聲波氣體流量計(jì)是在單聲道超聲波氣體儀表的基礎(chǔ)上加入多個(gè)聲道，聲道所在的平面是平行于管道縱向的過(guò)直徑橫截面或者過(guò)弦橫截面。通過(guò)測(cè)量管道不同位置的流體速度分布，按照相應(yīng)的聲道權(quán)系數(shù)方案進(jìn)行計(jì)算后，得出流體流速。常用的多聲道超聲波氣體流量計(jì)權(quán)系數(shù)方案有Gauss-Legendre方案、Tchebychev方案，Tailored方案和OWICS方案。與單聲道超聲波氣體流量計(jì)相比，多聲道超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于多聲道的布局可以抵消一部分由于安裝誤差和電路時(shí)延等帶來(lái)的系統(tǒng)誤差，對(duì)于速度分布的多位置測(cè)量能夠更加準(zhǔn)確地反應(yīng)流動(dòng)的真實(shí)狀況，利于精確測(cè)量和流態(tài)監(jiān)測(cè)。

在國(guó)際上，多聲道超聲波氣體流量計(jì)是天然氣貿(mào)易結(jié)算的標(biāo)準(zhǔn)器具。目前制造商主要為歐洲和美國(guó)的大型儀表制造企業(yè)，中國(guó)國(guó)內(nèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的精密超聲波氣體流量計(jì)制造公司幾乎沒(méi)有，儀表使用來(lái)源依賴(lài)進(jìn)口，價(jià)格高、維修不便。多聲道超聲波氣體流量計(jì)的研制是一個(gè)包含了軟件和硬件的設(shè)計(jì)、結(jié)合和優(yōu)化的過(guò)程。工作主要集中在在硬件方面，超聲波換能器的制造、性能提高、優(yōu)化電路以提高信號(hào)信噪比等，在軟件方面，對(duì)于超聲波在流體中傳播方式進(jìn)行深入探討以改進(jìn)流量計(jì)的測(cè)量原理、流量計(jì)校準(zhǔn)方法的優(yōu)化等。在多聲道超聲波氣體流量計(jì)聲道系數(shù)方案的研究上，Gauss-Legendre方案、Tchebychev方案，Tailored方案和OWICS方案。這些方案都建立在特定的聲道位置布局基礎(chǔ)之上，缺點(diǎn)在于在儀表實(shí)際制造過(guò)程中，無(wú)法保證聲道位置完全按照設(shè)計(jì)位置排布，從而帶來(lái)系統(tǒng)誤差，同時(shí)由于這些設(shè)計(jì)方案都基于充分發(fā)展的管道流體速度分布半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停⒉煌耆m合實(shí)際測(cè)量中氣體流體的流動(dòng)狀態(tài)。從而導(dǎo)致多聲道超聲波氣體流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度降低。

與本專(zhuān)利相關(guān)的文獻(xiàn)和專(zhuān)利中，Yeh，T等人發(fā)表在2001年IEEE Instrumentation&Measurement Technology會(huì)議的論文“An intelligence ultrasonic flow meter forimproved flow measurement and flow calibration facility”中，提出了使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)計(jì)算多聲道流量計(jì)的聲道權(quán)系數(shù)，但并沒(méi)有通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)證明這種方法的有效性。專(zhuān)利《一種采用高斯-雅可比多項(xiàng)式確定聲道位置的設(shè)置新方法》(申請(qǐng)公布號(hào)：201610117702.7)使用高斯-雅可比多項(xiàng)式來(lái)確定聲道的位置，要求聲道位置必須依照計(jì)算方案固定安裝，在實(shí)際儀表制造中難以保證，靈活性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有研究和技術(shù)存在的問(wèn)題和缺陷，提出一種多聲道超聲波氣體流量計(jì)聲道權(quán)系數(shù)計(jì)算方法。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種多聲道超聲波氣體流量計(jì)聲道權(quán)系數(shù)計(jì)算方法，包括以下步驟：