一种提高量程比的流量计仪表系数动态修正方法技术

本发明专利技术属于流量计领域，具体涉及一种提高量程比的流量计仪表系数动态修正方法，流量计的误差补偿方法、系统、装置，及其流量计。仪表系数动态修正方法包括如下步骤：S1：对流量计进行误差测试；S2：绘制“流量

【技术实现步骤摘要】
一种提高量程比的流量计仪表系数动态修正方法


[0001]本专利技术属于流量计领域，具体涉及一种提高量程比的流量计仪表系数动态修正方法，流量计的误差补偿方法、系统、装置，及其流量计。

技术介绍

[0002]流量计是一种指示被测流量和(或)在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表。按照原理可将流量计分为差压式流量计、转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计等。其中，涡流流量计是一种采用涡轮进行测量的流量计。它先将流速转换为涡轮的转速，再将转速转换成与流量成正比的电信号。这种流量计用于检测瞬时流量和总的积算流量，其输出信号为频率，易于数字化，是目前应用最广泛的流量计之一。
[0003]以涡轮流量计为主的大部分现有流量计在应用过程都存在一个缺陷，即流量计的高量程比和高精度无法同时兼顾。出现这一问题的主要原因在于：流量计内的核心部件为传感器，不同类型传感器的固有特性存在差异，且在较小量程比范围内，流量计的误差曲线可近似认为是线性的。但是若提高量程比范围，其误差曲线将变为非线性，这会给流量计的误差补偿造成困难；因此，对于一个高量程比的流量计，在其理论量程L的一个特定区间内往往测量精度相对较高，而在其它量程范围内测量精度则会显著下降。在实际应用中，只能将精度相对较高的部分量程作为实际应用的标准量程；这极大地限制了流量计的使用场景。
[0004]为了提高流量计在全量程范围内的测量精度，现有技术往往会采取各种非线性修正的方法，如使用高阶多项式、指数、对数中的一种或多种来构造复杂的非线性函数，然后在流量计全量程范围内对流量计的测量结果进行误差修正。采用误差修正方法的流量计在一定程度上可以达到较好的误差修正效果和较高的量程比；但是带来的负面影响则是显著提高了流量计的生产和应用成本，并降低了流量计检测的实时性。这是由于为了实现上述复杂误差修正过程需要为流量计配置计算能力更强、成本更高、功耗更大的微处理器。同时，更复杂的误差修正过程会提高微处理器的计算负荷，进而降低流量计检测结果的实时性。由此可见，在现有技术条件下，同时实现流量计的高量程比和高精度在工程上还具有一定的技术难度。

技术实现思路

[0005]为了解决现有流量计的高量程比和高精度性能在工程上难以同时实现的问题，本专利技术提供了一种提高量程比的流量计仪表系数动态修正方法，流量计的误差补偿方法、系统、装置，及其流量计。
[0006]本专利技术采用以下技术方案实现：
[0007]一种提高量程比的流量计仪表系数动态修正方法，该方法用于以满足最大允许测量误差和获得最大量程比为优化设计目标，生成流量计的全量程中各个表测流量值对应的
动态补偿系数k(q)。该仪表系数动态修正方法包括如下步骤：
[0008]S1：在初始仪表系数K0的条件下，对流量计进行误差测试；在目标量程M范围内，获取多个原始测试数据构成误差数据集。误差数据集内的原始测试数据为各个流量点Q
i
及其对应的测量误差E
i
。其中，i∈n，n表示误差数据集的原始测试数据中包含的流量点的数量。
[0009]S2：基于上步骤获取的误差数据集绘制目标量程M内的“流量
‑
误差”曲线E(Q)。然后根据曲线的拐点将目标量程M划分为若干个连续且具有单调性的测量区间m
j
。其中，j∈m；m表示目标量程M中划分出的测量区间m
j
的数量。
[0010]S3：根据每个测量区间m
j
内的“流量
‑
误差”曲线的分段曲线的类型，选择最佳的目标函数对分段曲线的函数进行数值拟合，进而确定各个测量区间m
j
对应的误差拟合函数e
j
(Q)。
[0011]S4：根据目标量程M中各个流量点Q
i
及其对应的误差拟合函数e
j
(Q)；采用下式计算出各个流量点对应的修正系数，进而得到目标量程M内的一个“流量
‑
修正系数”对照表：
[0012][0013]上式中，X
i
表示第i个流量点Q
i
对应的修正系数；e
j
(Q
i
)表示根据第j个测量区间对应差拟合函数e
j
(Q)计算出的流量点Q
i
对应的误差拟合值。
[0014]S5：获取流量计当前的表测流量q，然后查询上步骤建立的“流量
‑
修正系数”对照表，并通过下式计算出用于修正表测流量q的动态补偿系数k(q)的值：
[0015][0016]Q[i]＜q≤Q[i+1][0017]上式中，Q[i]表示与表测流量q最接近的前一个流量点，Q[i+1]表示与表测流量q最接近的后一个流量点，X[i]表示流量点Q[i]的修正系数；X[i+1]表示流量点Q[i+1]的修正系数。
[0018]作为本专利技术进一步地改进，步骤S1的详细过程如下：
[0019]S11：根据当前流量计理论量程L和期望达到的目标量程比，确定执行误差修正的目标量程M。
[0020]S12：根据误差精度的要求确定测量的流量点的数量n，然后根据该数量对目标量程进行等间隔划分，得到若干个待测的流量点Q
i
。其中，待测的流量点包括目标量程的两个端点值，即M＝[Q1，Q
n
]；
[0021]S13：以需要执行误差修正的流量计为试验流量计，设置试验流量计的补偿系数为默认仪表系数K0。并在同等工况条件下设置一个标准流量计作为对照，构成测试系统。
[0022]S14：利用测试系统对所有的待测流量点进行计量误差测试，根据测试系统中试验流量计和标准流量计测量结果的差异，确定试验流量计在每个流量点Q
i
上的测量误差E
i
，进而得到所需的误差数据集。
[0023]作为本专利技术进一步地改进，步骤S12中，测试过程设定的流量点的数量n与流量计要求的误差精度之间呈正相关关系；当误差精度要求越高，则设置的流量点的数量越大，二者的映射关系通过专家经验确定。
[0024]作为本专利技术进一步地改进，目标量程M为流量计的理论量程L的子集，目标量程M为
流量计能够满足最大允许误差要求的最大实际使用量程；经过优化的目标量程M的最大值为理论量程L。
[0025]作为本专利技术进一步地改进，步骤S2中，“流量
‑
误差”曲线E(Q)的自变量为误差数据集中的各个流量点Q
i
，因变量为误差数据集中各个流量点Q
i
对应的测量误差E
i
。在目标量程M划分出的每个测量区间m
j
中，测量的流量点Q
i
的值和测量误差E
i
的值之间具有单调性。测量区间的划分过程中，以拐点对应的流量点作为相邻测量区间的区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高量程比的流量计仪表系数动态修正方法，其用于以满足最大允许测量误差和获得最大量程比为优化设计目标，生成流量计全量程中各个表测流量值对应的动态补偿系数k(q)；其特征在于，所述仪表系数动态修正方法包括如下步骤：S1：在初始仪表系数K0的条件下，对流量计进行误差测试；在目标量程M范围内，获取多个原始测试数据构成误差数据集；所述误差数据集内的原始测试数据为各个流量点Q
i
及其对应的测量误差E
i
；其中，i∈n，n表示误差数据集的原始测试数据中包含的流量点的数量；S2：基于误差数据集绘制目标量程M内的“流量
‑
误差”曲线E(Q)；并根据曲线的拐点将目标量程M划分为若干个连续且具有单调性的测量区间m
j
；其中，j∈m；m表示目标量程M中划分出的测量区间m
j
的数量；S3：根据每个测量区间m
j
内的“流量
‑
误差”曲线的分段曲线的类型，选择最佳的目标函数对所述分段曲线的函数值进行数值拟合，进而确定各个测量区间m
j
对应的误差拟合函数e
j
(Q)；S4：根据目标量程M中各个流量点Q
i
及其对应的误差拟合函数e
j
(Q)；采用下式计算出各个流量点Q
i
对应的修正系数X
i
：进而得到目标量程M内的一个“流量
‑
修正系数”对照表；S5：获取流量计当前的表测流量q，然后查询所述“流量
‑
修正系数”对照表，并通过下式计算出用于修正表测流量q的动态补偿系数k(q)的值：上式中，Q[i]表示与表测流量q最接近的前一个流量点，Q[i+1]表示与表测流量q最接近的后一个流量点，X[i]表示流量点Q[i]的修正系数；X[i+1]表示流量点Q[i+1]的修正系数。2.如权利要求1所述的提高量程比的流量计仪表系数动态修正方法，其特征在于：步骤S1的详细过程如下：S11：根据当前流量计理论量程L和期望达到的目标量程比，确定执行误差修正的目标量程M；S12：根据误差精度的要求确定测量的流量点的数量n，然后根据该数量对目标量程进行等间隔划分，得到若干个待测的流量点Q
i
；其中，待测的流量点包括目标量程的两个端点值，即M＝[Q1，Q
n
]；S13：以需要执行误差修正的流量计为试验流量计，设置试验流量计的补偿系数为默认仪表系数K0，并在同等工况条件下设置一个标准流量计作为对照，构成测试系统；S14：利用所述测试系统对所有的待测流量点进行计量误差测试，根据测试系统中试验流量计和标准流量计测量结果的差异，确定试验流量计在每个流量点Q
i
上的测量误差E
i
，进而得到所需的误差数据集。
3.如权利要求2所述的提高量程比的流量计仪表系数动态修正方法，其特征在于：步骤S12中，测试过程设定的流量点的数量n与流量计要求的误差精度之间呈正相关关系，当误差精度要求越高，则设置的流量点的数量越大，二者的映射关系通过专家经验确定。4.如权利要求1所述的提高量程比的流量计仪表系数动态修正方法，其特征在于：所述目标量程M为流量计的理论量程L的子集，目标量程M为流量计能够满足最大允许误差要求的最大实际使用量程；经过优化的目标量程M的最大值为理论量程L。5.如权利要求1所述的提高量程比的流量计仪表系数动态修正方法，其特征在于：步骤S2中，“流量
‑
误差”曲线E(Q)的自变量为误差数据集中的各个流量点...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛明星，段宏亮，徐伶俐，夏丹丹，卜继兵，胡炜，
申请(专利权)人：安徽省锐凌计量器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：