利用超声波检测流量的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种利用超声波检测流量的检测方法，由布置在测量管的管段上的超声波换能器组测量出超声波在管段中顺流传播时的顺流时间及逆流传播时的逆流时间；待测气体在流过测量管的布置有超声波换能器组的管段时自由扩散到与测量管相连通的两个静速管中，由对应的测量声程除以超声波在对应的静速管中的实际传播时间即可分别得到超声波在两个静速管中的传播速度，将上述超声波传播速度带入如下的超声波传播速度计算公式中即可得到超声波传播速度，将所测得的数据代入方程中求得待测流体在测量管中的流速，进而得到待测流体的流量。本发明专利技术所提供的检测方法保证静速管中的气体和测量管中的待测气体始终处于同一状态下，提高测量的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于气体流量测量
，具体涉及一种。
技术介绍
超声波流量测量技术是一种利用超声波信号在流体中传播时流体的流速信息来测量流体流量的测量技术，它具有非接触式测量、测量精度高、测量范围宽、安装维护方便等特点。根据对信号检测的原理，目前时差法超声波流量检测装置大致可分为时差法、频差法、波束偏移法、多普勒法等类型，其中应用最广泛的基于时差法的流量检测装置。事实上，因为超声波信号在流体介质中与静态介质相比，顺流时超声波信号的传播速度增加，传播时间减小，逆流时超声波信号的传播速度减小，传播时间增加，从而使得顺逆流方向超声波信号的传播时间存在时间差。而时差法超声波流量计就是根据流体介质的流速与时间差存在线形关系原理进行测量的，因此只要准确测定顺流时间和逆流时间，根据流体介质的流速与顺流时间和逆流时间的线形关系，可以求出流体介质的流速，进而求出待测气体的流量。如在申请公布号为CN101886939A的中国专利技术专利申请中公开了一种时差法超声波流量计，该超声波流量计包括测量管，在测量管的管段上沿测量管轴向、且呈对射结构布置有两个收发一体、且相互交替地对应作为发射元件和接收原件的两个超声波换能器，记时间差为Λ t，A t = t2-ti，其中t2为逆流时间，h为顺流时间，其中，SS4=^7—r则得到如下方程式/ , / ，S S7^~~F~wL/'v c/ v(I)At = t2-t!(2)V' = vf ( Θ )(3)其中，τ表示超声波信号在超声波换能器及电路中的时间延迟，^-^可以消除τ的影响，S为根据超声波流量检测装置中超声波换能器组的布局所测量得到的传播声程，Cf为超声波在流体介质中的传播速度，Θ为声道角，V为流体介质的流速，V'则是流体介质的流速在超声波传播方向上的分速度，f(e)为三角函数。对于上述方程式(I)和(2)来讲，流体介质的流速V与Λ t、S、Cf、及f( θ )有关，其中S和f( Θ )都是在超声波流量计结构一定的情况下就可以直接测量得到，只需要测量计算Λ t和Cf即可，而Λ t可以通过t2-ti测量计算得到，只有Cf需要补偿计算才能得到。上述所引用的专利对比文件中所采用的超声波流量检测装置的测量管上的超声波换能器呈对射结构布置，而在实际测量时，测量管上的超声波换能器还可以呈V型反射结构或其他结构布置，而当采用其他布置形式而计算顺流时间及逆流时间时，在公式SS言2 二=7^7-F中发生变化的就是声程S和流体介质的流速在超声波传播方Ci-VCf+Y向上的分速度V，而声程S及f(0)根据具体的布置形式均可以直接测量得到。所以无论采用哪种布置形式，最终还需要确定超声波在流体介质中的传播速度Cf。而超声波在流体介质中的传播速度Cf超声波速度受到各种环境因素的影响，包括待测气体组分、温度、压力等，在常见的环境因素中，温度对超声波速度的影响是最严重的，而压力对超声波速度也有比较重要的影响。所以必须进行各种补偿计算才能得出计算出超声波在流体介质中的传播速度Cf，比如，在空气中，温度对超声波声速的影响可按照公式Cair = 331. 45+0. 61t (t摄氏温度)计算，而压力对声速的影响可根据公式权利要求1.，其特征在于，包括如下步骤①、在待测气体流过测量管时，由布置在测量管的管段上的超声波换能器组测量出超声波在管段中顺流传播时的顺流时间及逆流传播时的逆流时间t2;待测气体在流过测量管的布置有超声波换能器组的管段时自由扩散到与测量管相连通的两个静速管中，这两个静速管上分别布置有用于在静速管中测量超声波传播速度的超声波换能器，根据静速管上超声波换能器的布局获得超声波在对应静速管中传播的测量声程，两静速管上的两测量声程的长度相差I倍，由对应的静速管上的超声波换能器发射并接收超声波以获得超声波在对应的测量声程中的实际传播时间，由对应的测量声程除以超声波在对应的静速管中的实际传播时间即可分别得到超声波在两个静速管中的传播速度Cfl和Cf2，将上述超声波传播速度Cfl和Cf2带入如下的超声波传播速度计算公式中2.根据权利要求I所述的，其特征在于，所述的两个静速管或其中一个静速管上的超声波换能器的布局为静速管上的超声波换能器在静速管轴向两端布置有两个，所述静速管上的两个超声波换能器中的其中一个为发射元件、另一个为接收元件。3.根据权利要求I所述的，其特征在于，所述的两个静速管或其中一个静速管上的超声波换能器的布局为静速管上的超声波换能器在静速管轴向两端布置有两个，所述静速管上的两个超声波换能器呈收发一体结构、且相互交替作为发射和接收兀件。4.根据权利要求I所述的，其特征在于，所述的两个静速管或其中一个静速管上的超声波换能器的布局为静速管上的超声波换能器呈收发一体结构，所述静速管上的呈收发一体结构的超声波换能器布置在静速管轴向一端，在静速管轴向另一端布置有用于反射从超声波换能器中发射的超声波的反射部。全文摘要本专利技术公开了一种，由布置在测量管的管段上的超声波换能器组测量出超声波在管段中顺流传播时的顺流时间及逆流传播时的逆流时间；待测气体在流过测量管的布置有超声波换能器组的管段时自由扩散到与测量管相连通的两个静速管中，由对应的测量声程除以超声波在对应的静速管中的实际传播时间即可分别得到超声波在两个静速管中的传播速度，将上述超声波传播速度带入如下的超声波传播速度计算公式中即可得到超声波传播速度，将所测得的数据代入方程中求得待测流体在测量管中的流速，进而得到待测流体的流量。本专利技术所提供的检测方法保证静速管中的气体和测量管中的待测气体始终处于同一状态下，提高测量的准确度。文档编号G01H5/00GK102914333SQ20121037478公开日2013年2月6日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日专利技术者王新亚, 张俊峰, 李波, 赵彤凯, 刘东旭, 李宏刚 申请人:郑州光力科技股份有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用超声波检测流量的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：①、在待测气体流过测量管时，由布置在测量管的管段上的超声波换能器组测量出超声波在管段中顺流传播时的顺流时间t1及逆流传播时的逆流时间t2；待测气体在流过测量管的布置有超声波换能器组的管段时自由扩散到与测量管相连通的两个静速管中，这两个静速管上分别布置有用于在静速管中测量超声波传播速度的超声波换能器，根据静速管上超声波换能器的布局获得超声波在对应静速管中传播的测量声程，两静速管上的两测量声程的长度相差1倍，由对应的静速管上的超声波换能器发射并接收超声波以获得超声波在对应的测量声程中的实际传播时间，由对应的测量声程除以超声波在对应的静速管中的实际传播时间即可分别得到超声波在两个静速管中的传播速度Cf1和Cf2，将上述超声波传播速度Cf1和Cf2带入如下的超声波传播速度计算公式中：Cf=2k3Cf1Cf2Cf1+Cf2---(1)即可得到超声波在待测气体中的超声波传播速度Cf，其中k3为补偿系数，其取值范围为0.9～1.1；②、将步骤一中所测得的t1、t2、Cf代入下述方程中以求得待测流体在测量管中的流速v，进而得到待测流体的流量，Δt=SCf-v′-SCf+v′---(2)△t＝t2？t1？？？？？？？？？？？？？？？？？？（3）v′＝vf(θ)？？？？？？？？？？？？？？？？？（4）其中，S为超声波在测量管中传播的测量声程，v′则是流体介质的流速v在超声波传播方向上的分速度，f(θ)为三角函数，S和f(θ)均根据测量管中超声波换能器组的布局而获得。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王新亚，张俊峰，李波，赵彤凯，刘东旭，李宏刚，
申请(专利权)人：郑州光力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：