一种超声波电子燃气表的制作方法

本发明涉及燃气表，特别是涉及一种超声波电子燃气表。

背景技术：

1、在超声波燃气表进行流量计量时，由于传播介质、环境因素以及管道内反射等因素的影响，超声波燃气表接收到的超声波信号通常存在波形变化和/或幅值变化，难以准确计量真实流量。目前通常针对燃气速度波动、温度分层、其他噪声干扰角度，对流量监测数据进行校正，但是现有技术在纠正温度的对燃气流量影响时，并没有考虑到和电子器件本身和燃气介质，即使有些考虑了电子器件本身，但是其针对电子器件本身的纠正过程较为复杂。

2、因此，希望提出一种超声波电子燃气表，可以对燃气表的流量监测数据实现精准补偿，提高流量计量的准确程度。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种超声波电子燃气表，解决了现有技术中温度补偿效果差，导致流量计量不准确的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供了一种超声波电子燃气表，包括：设于流道上游的上游超声波换能器、设置于流道下游的下游超声波换能器、信号激励电路、温度采样电路、时间修正电路和控制单元；

4、所述上游超声波换能器和下游超声波换能器用于发送和/或接收超声波信号；

5、所述信号激励电路用于发射与上游超声波换能器或下游超声波换能器谐振频率相匹配的激励信号；

6、所述温度采样电路用于采集气流温度；

7、所述时间修正电路用于对超声波信号进行处理，以获取上游飞行时间和下游飞行时间以及飞行时间误差：根据所述气流温度确定气流温度是否发生陡变，在气流温度发生陡变时，更新器件时间误差和介质时间误差；

8、所述控制单元用于根据所述上游飞行时间和下游飞行时间以及飞行时间误差计算燃气流量。

9、作为优选的，根据所述气流温度确定气流温度是否发生陡变，包括：

10、获取上一时刻对应的第一温度值与当前时刻对应的第二温度值，计算所述第二温度值与所述第一温度值的差值的绝对值；

11、若所述绝对值大于预设阈值，则确定气流温度发生陡变，若所述绝对值小于预设阈值，则确定气流温度没有发生陡变。

12、作为优选的，所述上游超声波换能器具体用于：在气流温度发生陡变时，向所述下游超声波换能器发送第一超声波信号，接收所述下游超声波换能器发送的第二超声波信号，并将接收到的第二超声波信号反射给所述下游超声波换能器；

13、所述下游超声波换能器具体用于：在气流温度发生陡变时，向上所述游超声波换能器发送第二超声波信号，接收所述上游超声波换能器发射的第一超声波信号以及所述上游超声波换能器反射的第二超声波信号。

14、作为优选的，在气流温度发生陡变时，更新器件时间误差，包括：

15、根据所述上游超声波换能器发送第一超声波信号的时间以及所述下游超声波换能器接收所述上游超声波换能器发射的第一超声波信号的时间，确定第一时间；

16、根据所述下游超声波换能器发送第二超声波信号的时间及其接收到所述上游超声波换能器反射的第二超声波信号的时间，确定第二时间；

17、根据所述第一时间和所述第二时间更新器件时间误差。

18、作为优选的，根据所述第一时间和所述第二时间更新器件时间误差的公式为：

19、te1＝tup+tα

20、te2＝2tup+tα

21、其中，te1为第一时间，te2为第二时间，tα为器件时间误差，tup为上游飞行时间。

22、作为优选的，在气流温度发生陡变时，更新介质时间误差：

23、根据所述差值计算陡变率；

24、根据预先配置的陡变率系数表确定燃气中各个组成成分对介质时间误差的影响系数；

25、根据所述差值和所述影响系数计算介质误差时间。

26、作为优选的，根据所述差值和所述影响系数计算介质误差时间的公式为：

27、

28、其中，tβ为介质时间误差，pi为第i个组成成分的分压，ki为第i个组成成分的影响系数，n为燃气组成成分总数，t为额定温度，p为额定压强，a、b为常数，q为陡变率。

29、作为优选的，根据所述游飞行时间和下游飞行时间以及飞行时间误差计算燃气流量包括：

30、基于所述游飞行时间和下游飞行时间以及飞行时间误差，结合流道长度计算气体流速；

31、根据计算得到的气体流速结合流到横截面积，得到超声波燃气表内的气流瞬时流量，结合检测时长得到燃气流量。

32、作为优选的，基于所述上游飞行时间和下游飞行时间以及飞行时间误差，结合流道长度计算气体流速的公式为：

33、

34、其中，v为气体流速，l为两个超声波换能器之间的直线距离，tup为上游飞行时间，tdn为下游飞行时间，θ为两个超声波换能器的轴向连线与流道水平方向的夹角。

35、另一方面，本发明提供了一种基于超声波电子燃气表的燃气流量计量方法，包括：

36、根据所述气流温度确定气流温度是否发生陡变，在气流温度发生陡变时，更新器件时间误差和介质时间误差；

37、根据所述上游飞行时间和下游飞行时间以及飞行时间误差计算燃气流量。本发明的有益效果为：综上所述，本发明实施例提供了一种超声波电子燃气表，包括：设置于流道上游的上游超声波换能器、设置于流道下游的下游超声波换能器、信号激励电路、温度采样电路、时间修正电路和控制单元；所述上游超声波换能器和下游超声波换能器用于发送和/或接收超声波信号；所述信号激励电路用于发射与上游超声波换能器或下游超声波换能器谐振频率相匹配的激励信号；所述温度采样电路用于采集气流温度；所述时间修正电路用于对超声波信号进行处理，以获取上游飞行时间和下游飞行时间以及飞行时间误差：根据所述气流温度确定气流温度是否发生陡变，在气流温度发生陡变时，更新器件时间误差和介质时间误差；所述控制单元用于根据所述上游飞行时间和下游飞行时间以及飞行时间误差计算燃气流量。本发明通过时间修正电路能够根据所述气流温度确定气流温度是否发生陡变，在气流温度发生陡变时，更新器件时间误差和介质时间误差，从而减少温度陡变情况下超声波换能器与燃气介质对时间差的影响，极大提高了燃气表的测量精度。

38、此外，本发明实施例还提供了一种基于超声波电子燃气表的燃气流量计量方法，其有益效果可参考具体实施例方式的内容。

技术特征：

1.一种超声波电子燃气表，其特征在于，包括：设于流道上游的上游超声波换能器、设置于流道下游的下游超声波换能器、信号激励电路、温度采样电路、时间修正电路和控制单元；

2.根据权利要求1所述的一种超声波电子燃气表，其特征在于，根据所述气流温度确定气流温度是否发生陡变，包括：

3.根据权利要求1所述的一种超声波电子燃气表，其特征在于，所述上游超声波换能器具体用于：在气流温度发生陡变时，向所述下游超声波换能器发送第一超声波信号，接收所述下游超声波换能器发送的第二超声波信号，并将接收到的第二超声波信号反射给所述下游超声波换能器；

4.根据权利要求3所述的一种超声波电子燃气表，其特征在于，在气流温度发生陡变时，更新器件时间误差，包括：

5.根据权利要求4所述的一种超声波电子燃气表，其特征在于，根据所述第一时间和所述第二时间更新器件时间误差的公式为：

6.根据权利要求5所述的一种超声波电子燃气表，其特征在于，在气流温度发生陡变时，更新介质时间误差：

7.根据权利要求6所述的一种超声波电子燃气表，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的一种超声波电子燃气表，其特征在于，根据所述游飞行时间和下游飞行时间以及飞行时间误差计算燃气流量包括：

9.根据权利要求8所述的一种超声波电子燃气表，其特征在于，基于所述上游飞行时间和下游飞行时间以及飞行时间误差，结合流道长度计算气体流速的公式为：

10.一种基于超声波电子燃气表的燃气流量计量方法，所述超声波电子燃气表为权利要求1-9中任意一种超声波电子燃气表，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种超声波电子燃气表，涉及燃气表技术领域，所述超声波电子燃气表包括：设于流道上游的上游超声波换能器、设置于流道下游的下游超声波换能器、信号激励电路、温度采样电路、时间修正电路和控制单元。本发明通过时间修正电路能够根据所述气流温度确定气流温度是否发生陡变，在气流温度发生陡变时，更新器件时间误差和介质时间误差，从而减少温度陡变情况下超声波换能器与燃气介质对时间差的影响，极大提高了燃气表的测量精度。

技术研发人员：谢伟,李娟,李小磊,冯德军,王利玲,马云,张平,梁会珍,王霞,张青松,王智渊,徐宗云,曹登高,李瑞奇,张雨,王丹丹
受保护的技术使用者：郑州安然测控技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17