专利名称：一种高精度快速脉冲计量装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种脉冲计量装置，尤其是涉及一种精度高、测量速度快的脉冲计量 装置及其测量方法。
背景技术：
在流量计量中，很多被检流量计是以脉冲位计量信号输出的，为流量标准设备的 全自动数据采集带来了很大的便捷，简单而言，配置一个脉冲信号采集模块，利用换向光电 信号采集一段时间内的被检表脉冲数，同时计量标准流量(例如标准量器、电子秤、标准表、 喷嘴、体积管等)，分别按A类或B类可以计算出被检流量设备的脉冲系数或误差。其中A 类计算常用于涡轮、涡街等流量计的脉冲系数的标定，而B类计算常用于检定已知脉冲系 数的流量设备的误差。在同一个时间范围内对两个脉冲信号进行计量，一般一个脉冲的误差是正常的， 在极端状态下，可以有二个脉冲的误差，按目前常用的0. 2级流量计计算，为了保证测量精 度，一次测量过程中所需要采集的脉冲数一般需要10000个以上，就是按精度比较低的水 表而言，在除了 0. 1流量点外，也要采集1000个脉冲，就算是0. 1也需要400个以上。大口 径的流量计一般的仪表系数都比较大，我们可以增加标准容积，或者适当增加测量时间来 实现，按DN15水表计算，通过激光探头可以把水表叶轮的脉冲数采集到系统中，一般水表 的最小指针每圈为1L，叶轮的转速比大致为10，按每个叶轮6齿计算，要采集400个脉冲大 致需要用水量为
L=400/10/6=6. 6 升
按最小流量24L/h计算，需要17分钟，显然所需要的时间很长。如果采用IOL的标准 量器计量，所需要的时间更长。
发明内容
本发明主要是解决现有的脉冲测量方法精度低、所用时间长的问题，提供了一种 精度高、快速的脉冲计量方法。本发明还提供了 一种能实现高精度、快速计量的脉冲计量装置。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种高精度快速脉 冲计量装置，包括以脉冲为计量输出的一个作为标准表的流量计和一个作为被检表的流量 计，标准表上连接有脉冲计时计数单元一，被检表上上连接有脉冲计时计数单元二，脉冲计 时计数单元一和脉冲计时计数单元二的输入端连接到一个信号控制单元，脉冲计时计数单 元一和脉冲计时计数单元二的输出端连接到一个微处理单元上。脉冲计时计数单元一和脉 冲计时计数单元二分别用于对标准表和被检表在一个时间段内的脉冲数，以及开始后第一 个脉冲上升沿到结束后第一个脉冲上升沿之间的时间进行记录，信号控制单元用对脉冲计 时计数单元一和脉冲计时计数单元二发送开始和结束的信号，微处理单元对记录的数据进 行处理。通过本脉冲计量装置，能够快速、准确地对被检流量仪即被检表进行计量，从而提
3高了工作效率，同时节约了能源。作为上述方案的一种优选方案，所述标准表为电磁流量计。本脉冲计量装置中 标准表采用电磁流量计，目前电磁流量计的输出频率一般均可以达到2KHz，有的可以达到 ΙΟΚΗζ，按量程比10计算，电磁流量表每秒最小也可以输出200个频率以上，所以对于标准 表来说，一分钟可以输出足够多的脉冲数，可以把电磁流量计的脉冲当做标准脉冲看待，利 用标准表的脉冲和被检表的脉冲对比，加上分别测量标准表和被检表一个区间内脉冲个数 和准确时间，可以在很短的时间内得到较准确的计量结果，从而提高了工作效率，同时节约 了能源。本发明还提供了一种采用上述装置，精度更高、速度更快的的脉冲计量方法，其包 括以下步骤
a.信号控制器发出开始信号后，脉冲计时计数单元一清零并开始等待标准表的脉冲信 号，在第一个脉冲到来时，以脉冲上升沿触发脉冲计时计数单元一开始计数及记录该脉冲 上升沿开始时间，同时脉冲计时计数单元二对被检表进行同样的处理，脉冲计时计数单元 二清零并开始等待被检表的脉冲信号，在第一个脉冲到来时，以脉冲上升沿触发脉冲计时 计数单元二开始计数及记录该脉冲上升沿开始时间；
b.信号控制器发出结束信号后，脉冲计时计数单元一继续等待至下一个脉冲到来，以 脉冲上升沿触发脉冲计时计数单元一结束计数及记录该脉冲上升沿时间，同时脉冲计时计 数单元二对被检表进行同样的处理，脉冲计时计数单元二继续等待至下一个脉冲到来，以 脉冲上升沿触发脉冲计时计数单元二结束计数及记录该脉冲上升沿时间；
c.测量后得到在测量时段内标准表的脉冲数、对应的标准表时间、被检表的脉冲数和 对应的被检表时间，然后脉冲计时计数单元一和脉冲计时计数单元二分别将这些数据传送 到微处理器单元中处理，根据标准表时间、被检表时间和被检表脉冲数确定检测时段内精 确的被检表的脉冲数；一般测出来的被检表脉冲数为整数，而精确的被检表的脉冲数相比 被检表脉冲数更加精确，可以精确到小数点后几位，这样使得计量出来的被检表脉冲系数 和误差更加精确。另外，在一个时间段内检测出的脉冲数一般存在一个脉冲的误差，极端情 况下有两个脉冲的误差，对于这种情况一般处理方式是使测量的时间增长，以减少误差带 来的影响，而采用上述的处理后，大大减少了测量时间，提高了工作效率。d.若被检表为涡轮、涡街这类脉冲系数未知的流量计，计算出标准表容积，用精确 的被检表的脉冲数代替被检表脉冲数，然后将标准容积和精确的被检表脉冲数进行相除处 理得到被检表的脉冲系数；标准表的容积为已知的，其可以由标准表脉冲数与标准表脉冲 系数相除得出。f.若被检表为已知脉冲系数的电磁流量计，用精确的被检表脉冲数与被检表脉 冲系数进行相除处理，得到被检表容积，然后根据被检表容积、标准表容积得出被检表误差 值。该精确的被检表脉冲数相比以往使用的被检表脉冲数更加精确，使得计数出的脉冲系 数也更加精确。作为上述方案的一种优选方案，所述的标准表时间为标准表上开始信号后第一个 脉冲上沿到结束信号后第一个脉冲上沿之间的时间，被检表时间为被检表上开始信号后第 一个脉冲上沿到结束信号后第一个脉冲上沿之间的时间。作为上述方案的一种优选方案，所述检测时段内精确的被检表的脉冲数是由标准表时间与被检表时间相除处理后再与被检表脉冲数相乘处理而得出。通过该方法处理的被 检表的脉冲数可以精确到小数点后，用其来计算被检表脉冲系数或误差更加精确，则就不 需要采集更多的脉冲数以减小相对误差，大大缩短了测量时间。作为上述方案的一种优选方案，所述误差值是由被检表体积与标准表体积想减处 理后与标准表容积相除处理，再乘上百分比后得出。因此，本发明优点是通过测量一段时间内标准表脉冲与被检表脉冲的精确时间， 修正被检表脉冲数，达到快速准确地对以脉冲信号输出的被检流量仪表进行计量，从而提 高了工作效率，还节约了能源。
附图1是本发明脉冲计量装置的一种结构框示附图2是本发明脉冲计量装置在一个时间段内采样的示意附图3是采用本发明的脉冲计量方法对一个电磁流量计进行计量得出的数据图。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例
本实施例一种高精度快速脉冲计量装置，如图1所示，包括一个发生开始和结束信号 的信号控制单元1，该信号控制单元输出端上设有两条线路，分别连接到计时计数单元一 4 和计时计数单元二 5上，计时计数单元一与一个标准表2相连，用于记录时间和该时间内标 准表脉冲数，该标准表采用电磁流量计。计时计数单元二与被检表3相连，该被检表就是需 要检测出其脉冲系数或误差的计量表。计时计数单元一和计时计数单元二的输出端分别连 接到一个微处理单元6上。使用上述高精度快速脉冲计量装置的脉冲计量方法，如图2所示，图2中上面的脉 冲为标准表的脉冲信号，下面为被检表的脉冲信号，开始检测后，信号控制单元发送开始信 号到计时计数单元一和计时计数单元二上，计时计数单元一和计时计数单元二清零然后等 待脉冲信号，在收到开始信号后遇到第一个脉冲信号上升沿的时候，计时计数单元一和计 时计数单元二分别开始计时和计数，如图2中所示，标准表的输出频率较高，在同一时间段 内，标准表输出的脉冲数比被检表多，计时计数单元一遇到的第一个脉冲信号上升沿早一 点。测量要结束时，信号控制单元给计时计数单元一和计时计数单元二发送一个结束信号， 计时计数单元一和计时计数单元二在收到结束信号后继续等待脉冲信号，当遇到第一个脉 冲信号的上升沿时，计时计数单元一和计时计数单元二分别停止计数和计时，得到标准表 和被检表的脉冲数Pl和P2，及脉冲之间的时间Tl和T2。计时计数单元一和计时计数单元 二分别将检测到的数据发送到微处理单元中处理，用Tl代替测量开始和结束之间的时间 段，已知标准表的仪表系数为K1，则可以得出精确的被检表的脉冲数P=P2*T1/T2，然后按 被检表的类型计算出其脉冲系数或误差，若被检表为涡轮、涡街等脉冲系数Κ2不知道的流 量计，则其脉冲系数K2=V1/P2，其中Vl为标准表容量，该标准表容量V1=P1/K1。若被检表 为脉冲系数K2已知的计量设备时，可以得出被检表容量V2=P2/K2，另外Vl为已知，就可以 得出误差 E= (V2-V1)/V1*100%。
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如图3所示，为采用本实施例的脉冲计量方法得出的数据。为了达到设计的目的， 这里采用了比较极端的水表作为被检表，由于水表在最小流量的状态下输出的脉冲频率极 低，一般为0. 4Hz，甚至更低。标准表选用DN3电磁流量计，其量程范围为0-120L/h，脉冲输 出频率5KHz，测试被检表在24L/h的流量下0. 5分钟内的误差。预先用传统方法(称重法， 用水量10L)测得被检表最小流量下误差为-2. 58%，历时25分钟左右。而采用本实施例的 方法，联系三次测得数据如图3所示，可以看出，在30秒时间内就可以准确测出被检表的误 差，标准表在此环境下已经输出足够多(超过30000个)的脉冲信号，所以，通过提高标准信 号的频率，完全可以在10秒甚至更短的时间内完成精确测量。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了标准表、被检表、信号控制单元、微控制单元等术语，但并 不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本 质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
权利要求
一种高精度快速脉冲计量装置，其特征在于包括以脉冲为计量输出的一个作为标准表(2)的流量计和一个作为被检表(3)的流量计，标准表上连接有脉冲计时计数单元一，被检表上(3)上连接有脉冲计时计数单元二(5)，脉冲计时计数单元一和脉冲计时计数单元二的输入端连接到一个信号控制单元(1)，脉冲计时计数单元一和脉冲计时计数单元二的输出端连接到一个微处理单元(6)上。
2.根据权利要求1所述的一种高精度快速脉冲测量装置，其特征是所述标准表(2)为 电磁流量计。
3.一种使用如权力要求1或2所述的高精度快速脉冲计量装置的高精度快速脉冲计 量方法其特征是包括如下步骤a.所述的信号控制单元发出开始信号后，所述的脉冲计时计数单元一清零并开始等待 所述的标准表的脉冲信号，在第一个脉冲到来时，以脉冲上升沿触发脉冲计时计数单元一 开始计数及记录该脉冲上升沿开始时间，同时所述的脉冲计时计数单元二对所述的被检表 进行同样的处理，脉冲计时计数单元二清零并开始等待被检表的脉冲信号，在第一个脉冲 到来时，以脉冲上升沿触发脉冲计时计数单元二开始计数及记录该脉冲上升沿开始时间；b.信号控制单元发出结束信号后，脉冲计时计数单元一继续等待至下一个脉冲到来， 以脉冲上升沿触发脉冲计时计数单元一结束计数及记录该脉冲上升沿时间，同时脉冲计时 计数单元二对被检表进行同样的处理，脉冲计时计数单元二继续等待至下一个脉冲到来， 以脉冲上升沿触发脉冲计时计数单元二结束计数及记录该脉冲上升沿时间；c.测量后得到在测量时段内标准表的脉冲数、对应的标准表时间、被检表的脉冲数和 对应的被检表时间，然后脉冲计时计数单元一和脉冲计时计数单元二分别将这些数据传送 到所述的微处理器单元中处理，根据标准表时间、被检表时间和被检表脉冲数确定检测时 段内精确的被检表的脉冲数；d.若被检表为涡轮、涡街这类脉冲系数未知的流量计，计算出标准表容积，用精确的被 检表的脉冲数代替被检表脉冲数，然后将标准容积和精确的被检表脉冲数进行相除处理得 到被检表的脉冲系数；f.若被检表为已知脉冲系数的电磁流量计，用精确的被检表脉冲数与被检表脉冲系数 进行相除处理，得到被检表容积，然后根据被检表容积、标准表容积得出被检表误差值。
4.根据权利要求3所述的一种高精度快速脉冲计量方法，其特征是所述的标准表时 间为标准表上开始信号后第一个脉冲上沿到结束信号后第一个脉冲上沿之间的时间，被检 表时间为被检表上开始信号后第一个脉冲上沿到结束信号后第一个脉冲上沿之间的时间。
5.根据权利要求3或4所述的一种高精度快速脉冲计量方法，其特征是所述检测时段 内精确的被检表的脉冲数是由标准表时间与被检表时间相除处理后再与被检表脉冲数相 乘处理而得出。
6.根据权利要求3所述的一种高精度快速脉冲计量方法，其特征是所述误差值是由 被检表体积与标准表体积相减后与标准表容积相除，再乘上百分比后得出。
全文摘要
本发明涉及一种高精度快速脉冲计量装置及其方法。解决现有的脉冲测量方法精度低、所用时间长的问题。脉冲计量装置包括标准表和被检表，标准表上连接有脉冲计时计数单元一，被检表上连接有脉冲计时计数单元二，脉冲计时计数单元一和脉冲计时计数单元二的输入端连接到一个信号控制单元，脉冲计时计数单元一和脉冲计时计数单元二的输出端连接到一个微处理单元上。利用标准表的脉冲和被检表的脉冲对比，加上分别测量标准表和被检表一个区间内脉冲个数和准确时间，修正被检表脉冲数，达到快速准确地对以脉冲信号输出的被检流量仪表进行计量，从而提高了工作效率，还节约了能源。
文档编号G01F1/58GK101893464SQ20101020713
公开日2010年11月24日 申请日期2010年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者宋宏良, 张泰丰, 张祖明, 徐德芬, 戴继烈 申请人:宁波明泰流量设备有限公司;宁波顺巽测控技术有限公司