本发明专利技术属于管道气流流量测量技术领域，具体涉及一种空气流量测量装置和方法，测量精度高、抗干扰能力强，受外界环境的影响因素小，连续采样获得的数据在预估值与观测值之间进行方差计算，基于数据测量的高斯分布，建立防脉冲干扰平均滤波法递归模型，使测量结果更加接近真实值；并且可以适用于非稳定工况及稳定工况的数据测量，尤其是在非稳态测量中出现数据波动较大的情况下确保测量的精确度。波动较大的情况下确保测量的精确度。波动较大的情况下确保测量的精确度。
【技术实现步骤摘要】
一种空气流量测量装置和方法
[0001]本专利技术属于管道气流流量测量
，具体涉及一种空气流量测量装置和方法。
技术介绍
[0002]现有技术下，管道气流流量的测量往往直接采用热膜式、热线式和超声波式的空气流量计，这些流量计容易受到受灰尘、空气湿度和温度、传感器老化和传感器线性偏差的影响，抗干扰能力较弱，测量精度和重复一致性较差，并且在非稳定工况下适用性较差。
技术实现思路
[0003]专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中管道气流测量抗干扰能力弱、测量精度和重复一致性差并且在非稳定工况下适用性较差的缺陷，从而提供一种空气流量测量装置和方法。
[0004]一种空气流量测量方法，包括以下步骤：
[0005]步骤S1：根据气体的温度和湿度计算气体的密度；
[0006]步骤S2：根据待测管段第一分段和第二分段的两段的截面积和气压值，计算第二分段的气体流速计算值，并计算第二分段的气体流量估算值；
[0007]步骤S3：根据第二分段的气体流速测量值和第二分段的截面积，计算第二分段的气体流量测量值；
[0008]步骤S4：根据第一分段的和第二分段的两段的气压值的多个监测样本，分别计算气体流量估算值，并计算气体流量估算值的算术平均值、方差和标准差；
[0009]步骤S5：同理，根据气体流速测量值的多个监测样本，分别计算气体流量测量值，并计算气体流量测量值的算术平均值、方差和标准差；
[0010]步骤S6：根据气体流量估算值的算术平均值和标准差，通过2σ区间法，去除置信区间以外的气体流量估算值，并计算气体流量估算值在置信区间内的算术平均值、方差和标准差；
[0011]步骤S7：同理，根据气体流量测量值的算术平均值和标准差，通过2σ区间法，去除置信区间以外的气体流量测量值，并计算气体流量测量值在置信区间内的算术平均值、方差和标准差；
[0012]步骤S8：建立防脉冲干扰平均滤波法递归模型，引入迭代增益，并根据迭代增益、气体流量测量值的算术平均值和估算值的算术平均值，递归修正新的气体流量估算值的算术平均值。
[0013]进一步的，所述步骤S2：根据待测管段第一分段和第二分段的两段的截面积和气压值，计算第二分段的气体流速计算值，并计算第二分段的气体流量估算值，包括：
[0014]根据连续性方程和伯努利方程：A1*V1＝A2*V2，
其中第一分段和第二分段的截面积分别记为A1、A2，气体流速分别记为V1、V2，气压值分别记为P1、P2，中心线高度分别记为h1、h2，气体密度记为ρ；
[0015]可得气体流速计算值其中Δp为两个分段的压力差，Δh为两个分段的高度差；
[0016]计算气体流量估算值Q＝A2*V2。
[0017]进一步的，所述步骤S4：根据第一分段的和第二分段的两段的气压值的多个监测样本，分别计算气体流量估算值，并计算气体流量估算值的算术平均值、方差和标准差，包括：
[0018]计算气体流量估算值的算术平均值
[0019]计算气体流量估算值的方差
[0020]计算气体流量估算值的标准差
[0021]其中Q1表示计算气体流量估算值的第一个样本，Q
m
表示计算气体流量估算值的第m个样本，m表示样本数量。
[0022]进一步的，所述步骤S6：根据气体流量估算值的算术平均值和标准差，通过2σ区间法，去除置信区间以外的气体流量估算值，并计算气体流量估算值在置信区间内的算术平均值、方差和标准差，包括：
[0023]建立置信区间其中μ为气体流量估算值的算术平均值σ为气体流量估算值的标准差S
Q
，m代表样本数量，c为预设的标准分数，L为与标准分数对应的置信水平；
[0024]计算置信区间内样本流量估算值的算术平均值
[0025]计算置信区间内样本流量估算值的估算值方差
[0026][0027]计算置信区间内样本流量估算值的估算值标准差
[0028]进一步的，所述步骤S8：建立防脉冲干扰平均滤波法递归模型，引入迭代增益，并根据迭代增益、气体流量测量值的算术平均值和估算值的算术平均值，递归修正新的气体流量估算值的算术平均值包括：
[0029]根据置信区间内样本流量估算值的估算值方差和测量值方差取值滤波增益值F，并且
[0030]递归修正新的气体流量估算值的算术平均值
[0031]进一步的，还包括以下步骤：根据测得的气体流量，标定空气流量计，并通过对比
分析，得出空气流量计的精度与重复一致性。
[0032]进一步的，所述样本数量m取值为100～500个。
[0033]进一步的，所述标准分数c的取值为1.96，并对应置信水平L为95％。
[0034]一种空气流量测量装置，包括：
[0035]大气环境站，所述大气环境站安装在待测管段的入口处，用于监测入口气流的温度和湿度；
[0036]风速仪，所述风速仪安装在待测管段的出口处，用于监测出口气流的风速；
[0037]微压计，两个所述微压计分别连接待测管段两段不同内径的分段，用于监测两段不同内径的分段的气压；
[0038]数采设备前端，用于将大气环境站和风速仪采集的模拟量数据转换为数字量数据；
[0039]上位机，用于从数采设备前端获取转换的数字量数据，从微压计获取气压数据，并分析计算待测管道的气体流量。
[0040]进一步的，还包括相机，两台所述相机分别拍摄两个所述微压计，并将拍摄所得照片发送至所述上位机，所述上位机对所述照片进行图像识别获得所述微压计气压值读数。
[0041]有益效果：
[0042]1.本专利技术提供的一种空气流量测量方法测量精度高、抗干扰能力强，受外界环境的影响因素小，连续采样获得的数据在预估值与观测值之间进行方差计算，基于数据测量的高斯分布，建立防脉冲干扰平均滤波法递归模型，使测量结果更加接近真实值；并且可以适用于非稳定工况及稳定工况的数据测量，尤其是在非稳态测量中出现数据波动较大的情况下确保测量的精确度。
[0043]2.本专利技术提供的一种空气流量测量方法还可以对其他类型的流量测量装置进行标定，分析测量偏差和测量不确定度。
[0044]3.本专利技术提供的一种空气流量测量装置，通过微压计、风速仪、大气环境站、微压计、数采设备前端和上位机的配合设置，能够实现不同工况下进气流量标定，结构紧凑，抗干扰能力强，易于实验室和检测机构使用。相比于热膜式、热线式和超声波式的空气流量计，该流量计及标定装置不会受灰尘、空气湿度和温度、传感器老化和传感器线性偏差的影响，可最大程度降低测量误差，提高测量精度和重复一致性；能够精确计算管道中气体的流量，为后端用气设备或空气流量计提供准确的流量结果，同时能够适应不同管道的气流状态，能够计算得出非稳态工况和稳态工况下的气体流量。
[0045]4.本专利技术提供的一种空气流量测量装置，通过相机拍摄微压计，上位机对所述照本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种空气流量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：根据气体的温度和湿度计算气体的密度；步骤S2：根据待测管段第一分段和第二分段的两段的截面积和气压值，计算第二分段的气体流速计算值，并计算第二分段的气体流量估算值；步骤S3：根据第二分段的气体流速测量值和第二分段的截面积，计算第二分段的气体流量测量值；步骤S4：根据第一分段的和第二分段的两段的气压值的多个监测样本，分别计算气体流量估算值，并计算气体流量估算值的算术平均值、方差和标准差；步骤S5：同理，根据气体流速测量值的多个监测样本，分别计算气体流量测量值，并计算气体流量测量值的算术平均值、方差和标准差；步骤S6：根据气体流量估算值的算术平均值和标准差，通过2σ区间法，去除置信区间以外的气体流量估算值，并计算气体流量估算值在置信区间内的算术平均值、方差和标准差；步骤S7：同理，根据气体流量测量值的算术平均值和标准差，通过2σ区间法，去除置信区间以外的气体流量测量值，并计算气体流量测量值在置信区间内的算术平均值、方差和标准差；步骤S8：建立防脉冲干扰平均滤波法递归模型，引入迭代增益，并根据迭代增益、气体流量测量值的算术平均值和估算值的算术平均值，递归修正新的气体流量估算值的算术平均值。2.根据权利要求1所述的一种空气流量测量方法，其特征在于，所述步骤S2：根据待测管段第一分段和第二分段的两段的截面积和气压值，计算第二分段的气体流速计算值，并计算第二分段的气体流量估算值，包括：根据连续性方程和伯努利方程：A1*V1＝A2*V2，根据连续性方程和伯努利方程：A1*V1＝A2*V2，其中第一分段和第二分段的截面积分别记为A1、A2，气体流速分别记为V1、V2，气压值分别记为P1、P2，中心线高度分别记为h1、h2，气体密度记为ρ；可得气体流速计算值其中Δp为两个分段的压力差，Δh为两个分段的高度差；计算气体流量估算值Q＝A2*V2。3.根据权利要求1所述的一种空气流量测量方法，其特征在于，所述步骤S4：根据第一分段的和第二分段的两段的气压值的多个监测样本，分别计算气体流量估算值，并计算气体流量估算值的算术平均值、方差和标准差，包括：计算气体流量估算值的算术平均值计算气体流量估算值的方差计算气体流量估算值的标准差
其中Q1表示计算气体流量估算值的第一个样本，Q
m
表示计算气体流量估算值的第m个样本，m表示样本数量。...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓力，许敏，吕露，尹丹丹，
申请(专利权)人：湖南敏行汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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