超声波流量计测量精度的补偿方法及其控制装置与流程

本发明涉及仪器测量，具体涉及一种超声波流量计测量精度的补偿方法及其控制装置。

背景技术：

1、超声波流量计通过时差法拾取回波信号中的特征波作为渡越时间的终点时，在算法上采用互相关法(将上一次的回波数据存储并作为参考信号，与本次的回波信号进行互相关函数计算来得出本次渡越时间)来修正特征波提前或延后的偏差。

2、在复杂的工况条件下，超声波流量计的回波信号不稳定，回波幅值也会实时变化，回波中的特征波时常会提前或延后，如果不对数据加以修正会导致流量计量不准确。传统互相关法将上一次或上一个通道测量的数据作为参考目标进行修正，没有确定的参考目标，当中间某一处错误时，可能导致后续的数据都不准确。另外，不同换能器发出的超声波不完全相同，且间隔时间相对较长，降低了互相关算法的准确性。

技术实现思路

1、本发明的目的是至少解决复杂的工况条件下现有超声波流量计回波拾取采用特征波作为渡越时间的终点时，特征波提前或延后的偏差而导致测量的准确性差的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

2、本发明的第一方面提出了一种超声波流量计测量精度的补偿方法，所述超声波流量计包括第一换能器和第二换能器，所述第一换能器相对所述第二换能器位于所述待测流体的上游，所述补偿方法包括：

3、控制所述第一换能器向所述第二换能器发出超声波，获取所述超声波的顺流渡越时间；

4、将所述第二换能器所获取到的所述超声波的振幅与预设的静态回波振幅相比较,根据二者的比值确定顺流渡越时间补偿量，根据所述顺流渡越时间补偿量对所述顺流渡越时间进行补偿；

5、控制所述第二换能器向所述第一换能器发出超声波，获取所述超声波的逆流渡越时间；

6、将所述第一换能器所获取到的所述超声波的振幅与预设的静态回波振幅相比较,根据二者的比值确定逆流渡越时间补偿量，根据所述逆流渡越时间补偿量对所述逆流渡越时间进行补偿。

7、根据本发明的一种超声波流量计测量精度的补偿方法，在换能器发出的超声波在复杂的工况条件下穿过待测流体介质时，所接收的特征波位置会因回波信号的幅值变化而产生移动，可以根据接收到的回波信号的振幅对顺流渡越时间和逆流渡越时间进行补偿，并且可以根据每次所获取特征波的振幅大小对顺流渡越时间和逆流渡越时间进行合理的补偿，整个过程以第一换能器和第二换能器所获取到的振幅作为补偿的参考量，顺流渡越时间和逆流渡越时间的补偿过程独立，不以上一补偿结果或上一补偿过程的参数作为参考量，可避免中间过程出现错误而导致测量结果不准确的问题。

8、另外，根据本发明的，还可具有如下附加的技术特征：

9、在本发明的一些实施例中，所述根据所述顺流渡越时间补偿量对所述顺流渡越时间进行补偿的方法包括：

10、将所述第二换能器获取到的所述超声波的振幅设定为v1，将所述预设的静态回波振幅设定为v0；

11、根据v1/v0>1，且v1/v0的值在第一预设区间内，对所述顺流渡越时间进行正补偿；

12、根据v1/v0<1，且v1/v0的值在第二预设区间内，对所述顺流渡越时间进行负补偿；

13、根据v1/v0＝1，对所述顺流渡越时间不进行补偿；

14、根据v1/v0>1，且v1/v0的值不在第一预设区间内，对所述顺流渡越时间不进行补偿；

15、根据v1/v0<1，且v1/v0的值不在第二预设区间内，对所述顺流渡越时间不进行补偿。

16、在本发明的一些实施例中，对所述顺流渡越时间进行补偿的计算方法包括：

17、控制所述第一换能器向所述第二换能器发出超声波时，获取所述第二换能器所接收到所述超声波的振幅；

18、将所述第一换能器向所述第二换能器发出超声波的初始时刻设定为ta0,将所述第二换能器接收到所述超声回波信号的特征波过零点时刻设定为ta1，所述顺流渡越时间补偿量为n1，所述顺流渡越时间为ta，则ta＝ta1-ta0，经过补偿后的顺流渡越时间t1＝ta±n1*τ1，式中，τ1为所述第一换能器所发出超声波的周期。

19、在本发明的一些实施例中，所述根据所述逆流渡越时间补偿量对所述逆流渡越时间进行补偿的方法包括：

20、将所述第一换能器获取到的所述超声波的振幅设定为v2，将所述预设的静态回波振幅设定为v0；

21、根据v2/v0>1，且v2/v0的值在第三预设区间内，对所述逆流渡越时间进行正补偿；

22、根据v2/v0<1，且v2/v0的值在第四预设区间内，对所述逆流渡越时间进行负补偿；

23、根据v2/v0＝1，对所述逆流渡越时间不进行补偿；

24、根据v1/v0>1，且v1/v0的值不在第一预设区间内，对所述逆流渡越时间不进行补偿；

25、根据v1/v0<1，且v1/v0的值不在第二预设区间内，对所述逆流渡越时间不进行补偿。

26、在本发明的一些实施例中，对所述逆流渡越时间进行补偿的计算方法包括：

27、控制所述第二换能器向所述第一换能器发出超声波，获取所述第一换能器所接收到所述超声波的振幅；

28、将所述第二换能器向所述第一换能器发出超声波的初始时刻设定为tb0,将所述第二换能器所接收到所述超声回波信号的特征波过零点时刻设定为tb1，所述逆流渡越时间补偿量为n2，所述逆流渡越时间为tb，则tb＝tb1-tb0，经过补偿后的逆流渡越时间t2＝tb±n2*τ2，式中，τ2为第二换能器所发出超声波的周期。

29、在本发明的一些实施例中，所述第一预设区间、所述第二预设区间、所述第三预设区间和所述第四预设区间的数量均为多个，任意一个所述第一预设区间和任意一个所述第二预设区间一一对应有相应的所述顺流渡越时间的正补偿量和所述顺流渡越时间的负补偿量，任意一个所述第三预设区间和任意一个所述第四预设区间一一对应有相应的所述逆流渡越时间的正补偿量和所述逆流渡越时间的负补偿量。

30、在本发明的一些实施例中，所述补偿方法还包括：

31、获取所述待测流体种类、温度和所述待测流体所在管路的压力；

32、基于所述流体种类、所述温度和所述压力判断补偿后的所述顺流渡越时间和补偿后的所述逆流渡越时间是否能用于计算所述待测流体的流速。

33、在本发明的一些实施例中，所述基于所述流体种类、所述温度和所述压力判断补偿后的所述顺流渡越时间和补偿后的所述逆流渡越时间是否能用于计算所述待测流体的流速的方法包括：

34、根据所述流体种类、所述温度和所述压力确定所述待测流体的静态声速和/或静态的渡越时间；

35、根据补偿后的所述顺流渡越时间和补偿后的所述逆流渡越时间之和等于所述静态的渡越时间的1/2，和/或，根据补偿后的所述顺流渡越时间计算所述超声波的顺流声速，根据补偿后的所述逆流渡越时间计算所述超声波的逆流声速，根据所述顺流声速与所述逆流声速之和等于1/2静态声速；

36、判断补偿后的所述顺流渡越时间和补偿后的所述逆流渡越时间可以用于计算所述待测流体的流速。

37、在本发明的一些实施例中，所述根据所述流体种类、所述温度和所述压力确定所述待测流体的静态声速和/或静态的渡越时间包括：

38、所述待测流体在不同的所述温度和不同的所述压力对应有不同的预设的静态声速和/或预设的静态的渡越时间；

39、根据所获取的待测流体的所述流体种类、所述温度和所述压力调取所对应的预设的静态声速和/或预设的静态的渡越时间，将所调取的预设的静态声速和/或预设的静态的渡越时间作为所述待测流体的静态声速和/或静态的渡越时间。

40、本发明的第二方面提出了一种超声波流量计测量精度控制装置，包括：

41、采集模块，用于获取第一换能器向第二换能器发出超声波的振幅、超声波的发出时刻、超声波的到达时刻；第二换能器向所述第一换能器发出超声波的振幅、超声波的发出时刻、超声波的到达时刻；待测流体的温度和压力；

42、计算模块，根据所述超声波的发出时刻和超声波的到达时刻计算逆流渡越时间和顺流渡越时间，并根据所述振幅对所述逆流渡越时间和所述顺流渡越时间进行补偿；

43、判断模块，根据所述待测流体的所述温度和所述压力判断补偿后的所述逆流渡越时间和补偿后的所述顺流渡越时间是否可以用于计算所述待测流体的流速。