超声波流量计仪表系数的非线性修正方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超声波技术领域，尤其涉及一种超声波流量计仪表系数的非线性修正 方法。
【背景技术】
[0002] 超声波流量计是近年来发展最为迅速的流量计之一，它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、安装维护方便等一些突出优点，常被应用到煤气、天然气、油气等气体的 流量测量中。
[0003] 时差法是采用超声波进行流量测量的常用方法之一，其原理是根据超声波信号顺 流传播时间和逆流传播时间之差来计算流速，从而计算出流量。超声波流量计的仪表系数 反应了超声气体流量计的仪表特性，其相对于平均仪表系数值的偏差程度表示了基本误 差、线性度等决定仪表是否合格的关键指标。现有技术的超声波大多是将流速分布修正系 数作为仪表系数，减小仪表系数的偏差，通过仪表系数把线平均速度折算成面积平均流速， 减小超声波流量计的测量误差。
[0004] 但是现有的流速分布修正系数是通过一些理论修正公式计算得来，这些公式是在 各自作了某些假设的条件下导出，再用实验方法确定其中一些参数为常数，最后求得流速 分布修正系数。而流速分布修正系数与流动剖面有关，流速分布修正系数为雷诺系数的函 数，是实时变化的，按照前述的理论修正公式计算得到流速分布修正系数，会导致流速分布 修正系数误差较大，即仪表系数误差较大。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种超声波流量计仪表系数的非线性修正方法用以解决由于超声波 流量计的仪表系数是实时变化的，而按现有理论公式计算得来的仪表系数导致误差较大的 问题。
[0006] 本发明提供一种超声波流量计仪表系数的非线性修正方法，所述方法包括：
[0007] 选取所述超声波流量计所在的管道内待测流体中的多个第一测量点的流量的理 论值；
[0008] 测量所述流体在各所述第一测量点的流量的实际值和各所述第一测量点的流量 的实际值对应的仪表系数的实际数值；
[0009] 根据各所述第一测量点选取多个量程段；
[0010] 在各所述量程段内，根据各所述第一测量点的流量的实际值和各所述第一测量点 的流量的实际值对应的仪表系数的实际数值以及预设关系式，构造各所述量程段内的仪表 系数的表达式；
[0011] 根据各所述量程段内的仪表系数的表达式计算各所述量程段内的所述仪表系数 的计算值，并根据所述仪表系数的计算值实时动态的修正所述仪表系数。
[0012] 进一步地，上述所述超声波流量计仪表系数的非线性修正方法中，各所述第一测 量点的流量的理论值包括Q_、Qt、〇. 1Q_、0. 18750_、0.250_、0.40_、0.70_和0_;其中 Q_为最小流量，Qt为分界流量，Q_为最大流量。
[0013] 进一步地，上述所述超声波流量计仪表系数的非线性修正方法中，在各所述量程 段内，根据各所述第一测量点的流量的实际值和各所述第一测量点的流量的实际值对应的 仪表系数的实际数值以及预设关系式，构造各所述量程段内的仪表系数的表达式，具体包 括：
[0014] 选取各所述量程段对应的所述预设关系式；
[0015] 对于每一个所述量程段，根据所述预设关系式中的常数的数量，在所述量程段内 选取与所述常数数量相同的所述第一测量点的流量的实际值和对应的所述仪表系数的实 际值；
[0016] 将所述第一测量点的流量的实际值和对应的所述仪表系数的实际值代入所述预 设关系式，求得所述预设关系式中的常数的数值；
[0017] 将所述预设关系式中的所述常数的数值代入所述预设关系式，得到所述超声波流 量计的所述仪表系数的表达式。
[0018] 进一步地，上述所述超声波流量计仪表系数的非线性修正方法中，选取各所述量 程段对应的所述预设关系式，具体包括：
[0019] 当第一量程段为Q_~0.IQ_时：对应的所述预设关系式为：太:::I〇f
[0020] 当第二量程段为0. 1Q_~0. 25Q_时，对应的所述预设关系式为：K=aq2+bq+c;
[0021] 当第三量程段为0. 25Q_~0. 4Q_时，对应的所述预设关系式为：K=aq+b;
[0022] 当第四量程段为0. 4Q_~0. 7Q_时，对应的所述预设关系式为：K=aq+b;以及
[0023] 当第五量程段为0. 7Q_~Q_时，对应的所述预设关系式为：K=aq+b。
[0024] 进一步地，上述所述超声波流量计仪表系数的非线性修正方法中，对于每一个所 述量程段，根据所述预设关系式中的常数的数量，在所述量程段内选取与所述常数数量相 同的所述第一测量点的流量的实际值和对应的所述仪表系数的实际值，具体包括：
[0025] 在所述第一量程段内选取所述Q_、所述Qt和所述0. 10_三个所述测量点的第一 测量数据；
[0026] 在所述第二量程段内选取所述0.IQniax、所述0. 1875Q_、所述0. 25Q_三个所述测 量点的第二测量数据；
[0027] 在所述第三量程段内选取所述0. 25Q_和所述0. 4Q_两个所述测量点的第三测 量数据；
[0028] 在所述第四量程段内选取所述0. 4Q_和所述0. 7Q_两个所述测量点的第四测量 数据；以及
[0029] 在所述第五量程段内选取所述0. 7Q_和所述Qniax两个所述测量点的第五测量数 据。
[0030] 进一步地，上述所述超声波流量计仪表系数的非线性修正方法中，将所述第一测 量点的流量的实际值和对应的所述仪表系数的实际值代入所述预设关系式，求得所述预设 关系式中的常数的数值，具体包括：
[0031] 利用所述第一测量数据结合牛顿迭代法算出在所述第一量程段内的所述预设关 系式中的常数a、b和c;
[0032] 利用所述第二测量数据结合二次方程解法算出在所述第二量程段内的所述预设 关系式中的常数a、b和c;
[0033] 利用所述第三测量数据结合直线方程解法算出在所述第三量程段内的所述预设 关系式中的常数a和b;
[0034] 利用所述第四测量数据结合直线方程解法算出在所述第四量程段内的所述预设 关系式中的常数a和b;以及
[0035] 利用所述第五测量数据结合直线方程解法算出在所述第五量程段内的所述预设 关系式中的常数a和b。
[0036] 进一步地，上述所述超声波流量计仪表系数的非线性修正方法中，将所述预设关 系式中的所述常数的数值代入所述预设关系式，得到所述超声波流量计的所述仪表系数的 表达式，具体包括：
[0038] 进一步地，上述所述超声波流量计仪表系数的非线性修正方法中，根据各所述量 程段内的所述仪表系数的表达式计算各所述量程段内的所述仪表系数的计算值具体包 括：
[0039] 在所述各量程段内选取多个第二测量点的流量的理论值，各所述第二测量点包括 各所述第一测量点；
[0040] 将各所述第二测量点的流量的理论值代入各所述量程段内的所述仪表系数的表 达式；
[0041] 计算出各所述量程段内的各所述第二测量点对应的所述仪表系数的计算值。
[0042] 本发明的超声波流量计仪表系数的非线性修正方法，通过选取超声波流量计的多 个第一测量点的流量值，在不同量程内建立仪表系数的表达式，实现了对超声波流量计仪 表系数的实时动态的修正。采用本发明的超声波流量计仪表系数的非线性修正方法减小了 仪表系数的误差，进而使超声波流量计的仪表系数计算结果更准确，超声波流量计测量更 精确。
【附图说明】
[0043] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实 施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附 图获得其他的附图。
[0044]图1为本发明的超声波流量计仪表系数的非线性修正方法的实施例流程图；
[0045] 图2为DN50型的超声波流量计的仪表系数K一流量Q的曲线与实测流量点分布 图；
[0046] 图3为DN50型的超声波流量计的流量仪表系数K相对示值误差图。
【具体实施方式】
[0047] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048]图1为本发明的超声波流量计仪表系数的非线性修正方法的实施例流程图。如图 1所示，本实施例的超声波流量计仪表系数的非线性修正方法，具体可以包括如下步骤：
[0049] 101、选取超声波流量计所在的管道内待测流体中的多个第一测量点的流量的理 论值；
[0050] 根据国际标准ISOCD17089、美国标准A.G.A.R印ort吣.9和中国标准68/丁 18604-2014提出的贸易计量的超声波气体流量计需进行实流校准