一种时差法超声波流量计的参数标定及验证试验方法技术

本发明专利技术提出了一种时差法超声波流量计的参数标定及验证试验方法，涉及核电仪表技术领域,对超声波流量计的声道进行测量，得到声道长度；在无流动的静水状态下，测量每个声道的零流量时差偏移；根据声波一次发送两次接受的传播时间，计算每个声道的非流体延时时间；开展标定试验并确定超声波流量计的仪表系数，完成超声波流量计的参数标定；本发明专利技术通过声道长度、零流量时差偏移、非流体延时时间的测定试验及对仪表系数的标定试验完成对超声波流量计准确、高效的参数设置，通过探头更换试验和扰流试验，得到百分比化读数偏差，用于支持仪表系数不确定度分析；为高精度时差法超声波流量计的参数配置和仪表系数不确定度计算提供必要的试验数据。必要的试验数据。必要的试验数据。

【技术实现步骤摘要】
一种时差法超声波流量计的参数标定及验证试验方法


[0001]本专利技术属于核电仪表
，尤其涉及一种时差法超声波流量计的参数标定及验证试验方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]在核电厂/核动力装置中使用超声波流量计，相对传统孔板/文丘里等流量测量方式，可获得精度更高的流量测量结果，在主给水流量、一回路冷却剂流量测量应用中具有广阔的应用前景。
[0004]同时，时差法超声波流量计的运算公式相对于传统测量方式更为复杂：仪表系数、声道长度、零点偏移等参数配置值，需要通过各类试验确定。
[0005]超声波流量计的运行温度可能较高，还面临寿期内的探头更换情况，无法仅根据常温下的台架标定试验(也不存在通用的外推算法)来直接确定或证明超声波流量计的测量精度，也需要通过多项试验来支持对仪表系数测量不确定度的估计。
[0006]因此，如何对核电厂/核动力装置中用到的时差法超声波流量计进行准确、高效的参数标定；如何策划试验来支持仪表系数不确定度分析需要，成为一个亟需解决的问题。

技术实现思路

[0007]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种时差法超声波流量计的参数标定及验证试验方法，通过声道长度、零流量时差偏移、非流体延时时间的测定试验及对仪表系数的标定试验完成对超声波流量计准确、高效的参数设置，通过探头更换试验和扰流试验，得到百分比化读数偏差，用于支持仪表系数不确定度分析；通过六个试验为高精度时差法超声波流量计的参数配置和仪表系数不确定度计算提供必要的试验数据。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0009]本专利技术第一方面提供了一种时差法超声波流量计的参数标定方法；
[0010]一种时差法超声波流量计的参数标定方法，用于出厂前对每个超声波流量计的参数标定，包括：
[0011]对超声波流量计的声道进行测量，得到超声波流量计的声道长度；
[0012]在无流动的静水状态下，测量每个声道的零流量时差偏移；
[0013]根据声波一次发送两次接受的传播时间，计算每个声道的非流体延时时间；
[0014]开展标定试验并确定超声波流量计的仪表系数，完成超声波流量计的参数标定。
[0015]进一步的，得到所述声道长度的具体方式为：
[0016]保持超声波流量计的管段内注满水，根据试验时的温度T和压力P，确定声波在水中的传输速度C，根据每对探头测得的声波在水中的飞行时间tw，确定每个声道的长度L＝C*tw。
[0017]进一步的，得到所述声道长度的具体方式，还包括：使用千分尺或激光测距仪进行直接测量。
[0018]进一步的，所述零流量时差偏移的测量方式为：
[0019]针对每个声道，间隔记录一段时间内的流体内飞行时间差，作为计算该声道零流量时差偏移的设定值。
[0020]进一步的，所述无流动的静水状态，是超声波流量计静止放置或安装在标定台架上(台架测试阀门关闭)，超声波流量计管道内充满水且流量为零的状态。
[0021]进一步的，所述非流体延时时间的计算方式为：
[0022]在静水中开展实验，利用探头A向探头B发送声波1，B侧测量总的时间，在第一次接受到声波时，其传播时间：
[0023]t1＝L/c+τ
[0024]本次声波能量在B侧换能器与流体界面处会发生反射，反射后的声波2又回到A侧换能器再次发生反射，反射声波3最终又到达B换能器，被B换能器捕捉到，这时的声波传播时间为：
[0025]t3＝3L/c+τ
[0026]那么联立上述两式可以得到非流体延时时间τ＝(3t1
‑
t3)/2。
[0027]本专利技术第二方面提供了一种时差法超声波流量计的验证试验方法。
[0028]一种时差法超声波流量计的验证试验方法，
[0029]对研发阶段的超声波流量计依次在标定台架上进行验证试验，得到百分比化读数偏差，用于支持仪表系数不确定度的后期分析，具体步骤包括：
[0030](1)开展超声波流量计的探头更换试验，计算探头更换后的百分比化读数偏差；
[0031](2)使用第一方面提供的一种时差法超声波流量计的参数标定方法对超声波流量计进行参数标定；
[0032](3)开展扰流试验，记录扰流试验中的百分比化读数偏差。
[0033]进一步的，所述百分比化读数偏差的公式为：
[0034]百分比化读数偏差＝100％
×
(流量计的流量读数
‑
标定台架流量读数)/流量计的流量读数。
[0035]进一步的，所述探头更换试验，具体步骤为：
[0036]保持超声波流量计在标定台架上的位置不变，替换所有探头；
[0037]对更换探头的超声波流量计进行零流量时差偏移、非流体延时时间的测定试验及仪表系数标定试验；
[0038]借助标定台架，计算探头更换后的百分比化读数偏差。
[0039]进一步的，所述扰流试验，是标定试验的基础上，在超声波流量计上游增加扰流件，对于非中心对称的扰流件尝试不同的扰流件安装角度；在直管布置基础上，在仪表上游增加弯头扰流件。
[0040]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0041]本专利技术的时差法超声波流量计的参数标定方法，通过对声道长度、零流量时差偏移和非流体延时时间的测定研究及对仪表系数的标定试验，实现对时差法超声波流量计准确、高效的参数标定；通过探头更换试验和扰流试验，得到百分比化读数偏差，用于支持仪
表系数不确定度分析；通过本专利技术的六个试验，可确定需要试验数据支持的时差法超声波流量计配置参数，收集超声波流量计仪表系数不确定度计算所需的各项试验输入，为高精度时差法超声波流量计的参数配置和仪表系数不确定度计算提供必要的试验数据。
[0042]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0043]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0044]图1为第一个实施例的参数标定方法流程图。
[0045]图2为时差法超声波流量的基本原理图。
[0046]图3为探头更换流程图。
[0047]图4为非流体延时时间求解原理图。
具体实施方式
[0048]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0049]实施例一
[0050]本实施例公开了一种时差法超声波流量计的参数标定方法；
[0051]如图1所示，一种时差法超声波流量计的参数标定方法，包括：
[0052]步骤S101：对超声波流量计的声道进行测量，得到超声波流量计的声道长度；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时差法超声波流量计的参数标定方法，其特征在于，用于出厂前对每个超声波流量计的参数标定，包括：对超声波流量计的声道进行测量，得到超声波流量计的声道长度；在无流动的静水状态下，测量每个声道的零流量时差偏移；根据声波一次发送两次接受的传播时间，计算每个声道的非流体延时时间；开展标定试验并确定超声波流量计的仪表系数，完成超声波流量计的参数标定。2.如权利要求1所述的一种时差法超声波流量计的参数标定方法，其特征在于，得到所述声道长度的具体方式为：保持超声波流量计的管段内注满水，根据试验时的温度T和压力P，确定声波在水中的传输速度C，根据每对探头测得的声波在水中的飞行时间tw，确定每个声道的长度L＝C*tw。3.如权利要求1所述的一种时差法超声波流量计的参数标定方法，其特征在于，得到所述声道长度的具体方式，还包括：使用千分尺或激光测距仪进行直接测量。4.如权利要求1所述的一种时差法超声波流量计的参数标定方法，其特征在于，所述零流量时差偏移的测量方式为：针对每个声道，间隔记录一段时间内的流体内飞行时间差，作为计算该声道零流量时差偏移的设定值。5.如权利要求1所述的一种时差法超声波流量计的参数标定方法，其特征在于，所述无流动的静水状态，是超声波流量计静止放置或安装在标定台架上且台架测试阀门关闭，超声波流量计管道内充满水且流量为零的状态。6.如权利要求1所述的一种时差法超声波流量计的参数标定方法，其特征在于，所述非流体延时时间的计算方式为：在静水中开展实验，利用探头A向探头B发送声波1，B侧测量总的时间，在第一次接受到声波时，其传播时间：t1＝L/c+τ本次声波能量在B侧换能器与流体界面处会发生反射，反射后的声波2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张赫男，曹建元，王旭，薛山虎，郑燕羽，戚佳杰，马旭升，叶腾达，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：