[發明專利]一種基于相對位移的超聲時間溯源方法

有效

• 申請號: 202011257005.4
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112393787B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 劉源;胡鶴鳴
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G01F25/10
• 分類號: G01F25/10
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 苗青

本發明提供一種基于相對位移的超聲時間溯源方法，屬于流量計量領域。主要以標準長度作為參考值，實現超聲流量校準中時間量溯源。所述時間量包含傳播時間和時間差。將超聲流量校準過程中時間量的范圍，換算成在靜水中傳播的聲道長度范圍，在該長度范圍內，由位移實驗裝置帶動改變超聲波傳播的聲道長度，并將標準長度裝置的測量值作為參考值換算成標準時間量，通過對比測量值和標準值實現時間量的溯源。本發明適用于流量計量領域，可作為管道流量校準能力保障。

技術領域

本發明屬于流量計量領域，針對超聲流量測量、校準中的時間量值，以標準長度為參考值，提供一種基于相對位移的時間溯源方法。

背景技術

管道流量計廣泛應用于引水調水、城市供水供熱、化工等工業領域，其測量的準確性對結算有著重要意義。流量計的準確性需要通過校準來保障。超聲測流裝置具有安裝方便、測量準確度高等優勢，是現場流量校準中常用的方法。

超聲測流是通過各聲道高度上相對的超聲探頭所獲流速的合理積分，獲得流量的一種測量方法。這種測量方法具有作為標準，為現場流量測量裝置提供校準的能力。其誤差來源主要包括超聲傳感器安裝和測量的幾何量(流量聲道長度、流量聲道角度)精度，時間量(傳播時間、時間差)測量的準確度，以及積分模型的準確度。其中，流速是由幾何量和時間量共同合成的。傳播時間指的是超聲波在水中傳播所需要的時間，是通過超聲探頭記錄波形，并根據優選合適的波形算法獲得的，常用的算法有閾值法、波形法、包絡法，以及相位法等。時間差指的是上下游傳播時間的差，也可以通過互相關算法對上下游的超聲波形直接進行求解。流量Q的計算公式如式(1)所示。其中，v_i為每個聲道的平均流速，ω_i為每個聲道的權重系數，R為管道半徑，L_i為每個聲道的長度，為每個聲道的角度，t_u,d和t_d,u分別代表上下游探頭測量的傳播時間，Δt_i為每個聲道的時間差。

本發明的設計思想是，在靜水條件下，通過可以調節并準確測量長度的位移實驗平臺，以精密長度測量裝置的測量值作為參考值，在靜水中測量，模擬超聲測流時的傳播時間和時間差，實現從測量時間到長度的溯源過程。

發明內容

本發明所要解決的問題是，超聲管道流量校準中的時間量值溯源。采用超聲法校準流量時，不需要將被檢流量計拆下，只需在現場管道中留有探頭安裝位置，流量的標準值取決于探頭安裝的幾何參數、積分模型和時間量(包括傳播時間和時間差)的測量，是具有分別溯源能力的。目前還缺乏有效的時間量溯源方法，本發明所提及的方法將有助于補充溯源鏈條的完整性。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于位移裝置的超聲時間溯源方法，所述溯源方法是通過能夠調節位移的裝置改變超聲波的傳播距離，以標準長度作為參考值，對超聲法流量校準中的時間量進行溯源，所述時間量為傳播時間或時間差，過程如圖1所示，具體的：

對傳播時間的溯源包括以下步驟：

第一步，記錄流量校準中傳播時間覆蓋的范圍，確定校準時選用的波形采樣頻率和時間算法，將校準時超聲流量校準裝置中使用的一個超聲探頭7帶回實驗室。

第二步，將第一步取回的超聲探頭7裝配于可在水中調節長度的溯源實驗平臺上。

1)所述溯源實驗平臺具體結構如下：所述的可調節聲道長度的溯源實驗平臺主要由位移實驗平臺、長度標準裝置、聲反射面5、水容器6、超聲測量儀8、聲速測量裝置9構成。