基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备及方法技术

基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备及方法,天然气样气进口和天然气样气出口均连通传感器壳体，天然气样气进口和天然气样气出口之间形成天然气样气通道；声波传感器布置在传感器壳体的内部，声波传感器用于根据声波速度对经过天然气样气通道的天然气样气进行发热量检测；可见光干涉检测传感器布置在传感器壳体的内部，可见光干涉检测传感器用于根据光折射率对经过天然气样气通道的天然气样气进行发热量检测；本发明专利技术通过天然气样气经过可见光干涉检测传感器的光折射率及经过声波传感器的声波传播速度，根据光折射率和声波传播速度之间的关联关系共解，获得天然气样气对应的发热量。本发明专利技术实现对天然气发热量进行精确测定，反应速度快。反应速度快。反应速度快。

【技术实现步骤摘要】
基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备及方法


[0001]本专利技术属于天然气测量
，具体涉及一种基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备及方法。

技术介绍

[0002]目前，天然气在我国能源结构中占比不断上升，天然气的用量也不断增加，随之而来的天然气贸易交接过程中对计量准确性要求越来越高。
[0003]现阶段，与发达国家相比，我国采用的天然气的贸易结算方式仍以体积计量方式为主，但由于各种天然气组分有差异，同体积天然气产生的发热量不同，所以，燃气的交接计量趋势最终要从体积计量过渡到能量计量，而能量计量的关键点是燃气的发热量计量。
[0004]天然气常用发热量的测量方法大体可分为直接测量和间接测量，直接测量方法通常采用直接燃烧法测量天然气的发热量，代表产品为德国尤尼的热值仪。另一种方法为间接测量的方法，如红外检测法、激光检测法、色谱分析法，目前国内采用的能量计量系统中主要采用的是色谱仪。
[0005]现有技术中，对于天然气发热量测量技术产品而言，在使用的过程中都存在一定的缺陷。如直接燃烧式热值仪，由于有明火无法也不允许安装在防爆区域，必须放置在非防爆区，且要求与燃气管道必须有一定的间距要求，所以取样管至少15米以上，造成检测时间长，检测滞后严重，其检测精度也不高，一般只能达到2.0级。
[0006]而色谱仪检测精度可到0.5级，由于是间歇式的测量，检测滞后性更严重，造价和使用成本也非常高。另外两种红外和激光检测技术对燃气中氢气、氮气和氧气的组分无法进行准确的检测，而且检测精度也不高，一般只能达到1.5级，无法满足贸易结算精确测量的要求。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备及方法，运用可见光和超声波关联检测，实现对天然气发热量进行精确测定，解决传统天然气测量滞后性大，精确度低的问题。
[0008]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备，包括声光热量传感组件，所述声光热量传感组件包括传感器壳体、天然气样气进口、天然气样气出口、声波传感器和可见光干涉检测传感器；所述天然气样气进口和所述天然气样气出口均连通所述传感器壳体，所述天然气样气进口和所述天然气样气出口之间形成天然气样气通道；所述声波传感器布置在所述传感器壳体的内部，所述声波传感器用于根据声波速度对经过所述天然气样气通道的天然气样气进行发热量检测；所述可见光干涉检测传感器布置在所述传感器壳体的内部，所述可见光干涉检测传感器用于根据光折射率对经过所述天然气样气通道的天然气样气进行发热量检测。
[0009]作为基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备的优选方案，所述传感器壳体包括顶壁和底壁；所述天然气样气进口设置在所述底壁，所述天然气样气出口设置在所述顶壁；所述天然气样气进口和所述天然气样气出口上下错位设置。
[0010]作为基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备的优选方案，所述传感器壳体包括左侧壁和右侧壁；所述声波传感器包括声波发射器和声波接收器，所述声波发射器固定在所述左侧壁，所述声波接收器固定在所述右侧壁。
[0011]作为基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备的优选方案，所述可见光干涉检测传感器包括可见光源发射器、光源折射部件和干涉检测部件；所述可见光源发射器固定在所述底壁，所述干涉检测部件固定在所述顶壁；所述光源折射部件处于所述可见光源发射器和所述干涉检测部件之间，所述光源折射部件靠近所述干涉检测部件。
[0012]作为基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备的优选方案，所述声波发射器和所述声波接收器之间具有声波路径；所述可见光源发射器和所述光源折射部件之间具有可见光路径；所述声波路径和所述可见光路径呈交汇状；所述天然气样气通道中的天然气样气经过所述声波路径和所述可见光路径。
[0013]作为基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备的优选方案，还包括测控计算机，所述测控计算机用于根据所述声波传感器和所述可见光干涉检测传感器的热值检测结果计算天然气样气的发热量。
[0014]本专利技术还提供一种基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量方法，采用上述的基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备，通过天然气样气经过可见光干涉检测传感器的光折射率，及天然气样气经过声波传感器的声波传播速度，根据光折射率和声波传播速度之间的关联关系共解，获得天然气样气对应的发热量。
[0015]作为基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量方法优选方案，天然气样气的发热量分别与可见光折射率和声波传播速度呈线性关系。
[0016]作为基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量方法优选方案，天然气样气经过可见光干涉检测传感器的光折射率通过比对样气和单一气体的干涉条纹偏移量获得。
[0017]作为基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量方法优选方案，根据光折射率和声波传播速度之间的关联关系共解，获得天然气样气对应的发热量方式为：声波传播速度之间的关联关系共解，获得天然气样气对应的发热量方式为：声波传播速度之间的关联关系共解，获得天然气样气对应的发热量方式为：
式中，为干扰气体的体积浓度；;、为干扰系数;H为天然气样气发热量；为采用光折射率测得的发热量；为采用声波传播速度测得的发热量；为常数。
[0018]本专利技术设有声光热量传感组件，声光热量传感组件包括传感器壳体、天然气样气进口、天然气样气出口、声波传感器和可见光干涉检测传感器；天然气样气进口和天然气样气出口均连通传感器壳体，天然气样气进口和天然气样气出口之间形成天然气样气通道；声波传感器布置在传感器壳体的内部，声波传感器用于根据声波速度对经过天然气样气通道的天然气样气进行发热量检测；可见光干涉检测传感器布置在传感器壳体的内部，可见光干涉检测传感器用于根据光折射率对经过天然气样气通道的天然气样气进行发热量检测；本专利技术通过天然气样气经过可见光干涉检测传感器的光折射率，及天然气样气经过声波传感器的声波传播速度，根据光折射率和声波传播速度之间的关联关系共解，获得天然气样气对应的发热量。本专利技术运用可见光和超声波关联检测，实现对天然气发热量进行精确测定，而且可以进行现场连续监测，反应速度快、几乎没有滞后；不受燃气组分的限制，可以对复杂的气质条件和难以测量的天然气组分气体进行有效的发热量测量，产品造价和使用维护费用远远低于同精度级别的其它产品。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0020]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备，其特征在于，包括声光热量传感组件（1），所述声光热量传感组件（1）包括传感器壳体（2）、天然气样气进口（3）、天然气样气出口（4）、声波传感器（5）和可见光干涉检测传感器（6）；所述天然气样气进口（3）和所述天然气样气出口（4）均连通所述传感器壳体（2），所述天然气样气进口（3）和所述天然气样气出口（4）之间形成天然气样气通道（7）；所述声波传感器（5）布置在所述传感器壳体（2）的内部，所述声波传感器（5）用于根据声波速度对经过所述天然气样气通道（7）的天然气样气进行发热量检测；所述可见光干涉检测传感器（6）布置在所述传感器壳体（2）的内部，所述可见光干涉检测传感器（6）用于根据光折射率对经过所述天然气样气通道（7）的天然气样气进行发热量检测。2.根据权利要求1所述的基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备，其特征在于，所述传感器壳体（2）包括顶壁（8）和底壁（9）；所述天然气样气进口（3）设置在所述底壁（9），所述天然气样气出口（4）设置在所述顶壁（8）；所述天然气样气进口（3）和所述天然气样气出口（4）上下错位设置。3.根据权利要求2所述的基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备，其特征在于，所述传感器壳体（2）包括左侧壁（10）和右侧壁（11）；所述声波传感器（5）包括声波发射器（15）和声波接收器（16），所述声波发射器（15）固定在所述左侧壁（10），所述声波接收器（16）固定在所述右侧壁（11）。4.根据权利要求3所述的基于可见光光谱和超声波关联的发热量测量设备，其特征在于，所述可见光干涉检测传感器（6）包括可见光源发射器（12）、光源折射部件（13）和干涉检测部件（14）；所述可见光源发射器（12）固定在所述底壁（9），所述干涉检测部件（14）固定在所述顶壁（8）；所述光源折射部件（13）处于所述可见光源发射器（12）和...

【专利技术属性】
技术研发人员：房兴村，庞继凡，
申请(专利权)人：骏鹏燃服技术服务天津有限公司，
类型：发明
国别省市：