一種時(shí)差式超聲波流量計(jì)的溫度影響消除方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種時(shí)差式超聲波流量計(jì)的溫度影響消除方法，該方法包括：測(cè)量若干溫度點(diǎn)下超聲波在流體中的傳播速度和流體運(yùn)動(dòng)黏度；通過(guò)分段擬合得到流體中超聲波傳播速度的溫度修正公式v=f(T)和流體運(yùn)動(dòng)黏度的溫度修正公式根據(jù)測(cè)量時(shí)的流體溫度和聲速溫度修正公式和流體運(yùn)動(dòng)黏度的溫度修正公式，分別計(jì)算出探頭所在聲道的實(shí)際聲速和流體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)黏度；根據(jù)實(shí)際聲速和測(cè)量得到的時(shí)差計(jì)算出探頭所在聲道的流體流速；根據(jù)探頭所在聲道的流體流速、測(cè)量管徑大小和消除溫度影響后的流體運(yùn)動(dòng)黏度，判斷被測(cè)流體是處于層流流動(dòng)狀態(tài)還是處于紊流流動(dòng)狀態(tài)；根據(jù)被測(cè)流體的流動(dòng)狀態(tài)和聲道布置位置，利用相應(yīng)的層流流速-流量修正公式或紊流流速-流量修正公式計(jì)算出流量大小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種時(shí)差式超聲波流量計(jì)的溫度影響消除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波流量計(jì)量領(lǐng)域，尤其涉及時(shí)差式超聲波流量計(jì)的溫度影響消除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳播時(shí)差法作為應(yīng)用超聲波進(jìn)行流量計(jì)量的主要方法之一，其原理是通過(guò)測(cè)量超聲波信號(hào)在流體中順程傳播時(shí)間和逆程傳播時(shí)間之差來(lái)計(jì)算流速，在超聲式流量計(jì)量領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]根據(jù)其測(cè)量原理可以發(fā)現(xiàn)，超聲波在流體中的傳播速度是作為已知的常量直接參與計(jì)算流速信息，而超聲波在流體中的傳播速度是隨著溫度的變化而改變的，當(dāng)流體的溫度變化范圍比較大時(shí)候，聲速的變化帶來(lái)的影響也將不可忽視，如果不對(duì)聲速進(jìn)行修正，最后計(jì)算得出的流速的測(cè)量結(jié)果會(huì)有比較大的偏差，使得流量的測(cè)量結(jié)果包含不必要的誤差。
[0004]由于流體在管道內(nèi)的流動(dòng)時(shí)，低流速與高流速情況下流場(chǎng)流速分布規(guī)律非常的復(fù)雜。由流體力學(xué)分析可知，對(duì)于同一個(gè)聲道布置方式低流速下的層流流速分布與高流速下的紊流流速分布的不同，使得用聲道流速來(lái)計(jì)算管道流量時(shí)需要使用不同的計(jì)算公式。而流體流動(dòng)狀態(tài)的判斷與管道直徑、流體的運(yùn)動(dòng)黏度和流速大小密切相關(guān)，對(duì)于實(shí)際的流量計(jì)而言，管道直徑是不變量，流速的大小可以又從測(cè)量聲道上測(cè)出，所以運(yùn)動(dòng)黏度的大小對(duì)判斷某個(gè)流速的流動(dòng)狀態(tài)作用關(guān)鍵。而從流體的物理性質(zhì)上可知流體的運(yùn)動(dòng)黏度特性是隨溫度變化而變化的，如果不根據(jù)溫度大小對(duì)運(yùn)動(dòng)黏度進(jìn)行修正，將可能會(huì)錯(cuò)誤判斷流場(chǎng)流動(dòng)狀況，導(dǎo)致采用錯(cuò)誤的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算測(cè)量管道流量，使得流量的測(cè)量結(jié)果包含不必要的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述中存在的問(wèn)題與缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種簡(jiǎn)單易行、效果顯著的消除時(shí)差式超聲波流量計(jì)溫度影響的方法。采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種時(shí)差式超聲波流量計(jì)的溫度影響消除方法，該方法包括:
[0007]測(cè)量若干溫度點(diǎn)下超聲波在流體中的傳播速度和流體運(yùn)動(dòng)黏度；
[0008]通過(guò)分段擬合得到流體中超聲波傳播速度的溫度修正公式v=f (T)和流體運(yùn)動(dòng)黏
度的溫度修正公式n=φ(T);
[0009]根據(jù)測(cè)量時(shí)的流體溫度和聲速溫度修正公式和流體運(yùn)動(dòng)黏度的溫度修正公式，分別計(jì)算出探頭所在聲道的實(shí)際聲速和流體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)黏度；
[0010]根據(jù)實(shí)際聲速和測(cè)量得到的時(shí)差計(jì)算出探頭所在聲道的流體流速；
[0011]根據(jù)探頭所在聲道的流體流速、測(cè)量管徑大小和消除溫度影響后的流體運(yùn)動(dòng)黏度，判斷被測(cè)流體是處于層流流動(dòng)狀態(tài)還是處于紊流流動(dòng)狀態(tài)；
[0012]根據(jù)被測(cè)流體的流動(dòng)狀態(tài)和聲道布置位置，利用相應(yīng)的層流流速-流量修正公式或紊流流速-流量修正公式計(jì)算出流量大小。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014]通過(guò)分別消除溫度對(duì)流體中聲速影響和流體運(yùn)動(dòng)黏度特性隨溫度改變從而導(dǎo)致被測(cè)流體的流動(dòng)狀態(tài)，基本消除了流體溫度變化造成的流量測(cè)量誤差，提高了流量測(cè)量精度，改善了流量計(jì)的環(huán)境適應(yīng)能力。本發(fā)明不僅適用于時(shí)差式超聲波流量計(jì)的溫度影響消除，還適用于時(shí)差式超聲波流量計(jì)的壓力影響消除。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施過(guò)程中的具體工作流程圖；
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施過(guò)程中的分段聲速溫度修正示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施過(guò)程中的分段流體運(yùn)動(dòng)黏度的溫度修正意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0020]圖1是時(shí)差式超聲波流量計(jì)的溫度影響消除方法，該方法包括:
[0021]測(cè)量若干溫度點(diǎn)下超聲波在流體中的傳播速度和流體運(yùn)動(dòng)黏度；
[0022]通過(guò)分段擬合得到流體中超聲波傳播速度的溫度修正公式v=f (T)和流體運(yùn)動(dòng)黏
度的溫度修正公式(如圖2所示)；
[0023]根據(jù)測(cè)量時(shí)的流體溫度和聲速溫度修正公式和流體運(yùn)動(dòng)黏度的溫度修正公式，分別計(jì)算出探頭所在聲道的實(shí)際聲速和流體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)黏度；
[0024]根據(jù)實(shí)際聲速和測(cè)量得到的時(shí)差計(jì)算出探頭所在聲道的流體流速；
[0025]根據(jù)探頭所在聲道的流體流速、測(cè)量管徑大小和消除溫度影響后的流體運(yùn)動(dòng)黏度，判斷被測(cè)流體是處于層流流動(dòng)狀態(tài)還是處于紊流流動(dòng)狀態(tài)；
[0026]根據(jù)被測(cè)流體的流動(dòng)狀態(tài)和聲道布置位置，利用相應(yīng)的層流流速-流量修正公式或紊流流速-流量修正公式計(jì)算出流量大小。
[0027]上述層流流速-流量修正公式為:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種時(shí)差式超聲波流量計(jì)的溫度影響消除方法，其特征在于，所述方法包括: 測(cè)量若干溫度點(diǎn)下超聲波在流體中的傳播速度和流體運(yùn)動(dòng)黏度； 通過(guò)分段擬合得到流體中超聲波傳播速度的溫度修正公式V=f (T)和流體運(yùn)動(dòng)黏度的溫度修正公式 根據(jù)測(cè)量時(shí)的流體溫度和聲速溫度修正公式和流體運(yùn)動(dòng)黏度的溫度修正公式，分別計(jì)算出探頭所在聲道的實(shí)際聲速和流體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)黏度； 根據(jù)實(shí)際聲速和測(cè)量得到的時(shí)差計(jì)算出探頭所在聲道的流體流速； 根據(jù)探頭所在聲道的流體流速、測(cè)量管徑大小和消除溫度影響后的流體運(yùn)動(dòng)黏度，判斷被測(cè)流體是處于層流流動(dòng)狀態(tài)還是處于紊流流動(dòng)狀態(tài)； 根據(jù)被測(cè)流體的流動(dòng)狀態(tài)和聲道布置位置，利用相應(yīng)的層流流速-流量修正公式或紊流流速-流量修正公式計(jì)算出流量大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)差式超聲波流量計(jì)的溫度影響消除方法，其特征在于，所述被測(cè)流體是處于層流狀態(tài)還是處于紊流流動(dòng)狀態(tài)是: 在流體流場(chǎng)的雷諾數(shù)Re=2300時(shí)，根據(jù)給定的管徑計(jì)算出不同溫度下流體運(yùn)動(dòng)黏度對(duì)應(yīng)的聲道上流速值，將所述流速值與實(shí)際測(cè)得的流速值進(jìn)行比對(duì)，判斷流體的流動(dòng)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)差式超聲流量計(jì)的溫度影響消除方法，其特征在于， 所述層流流速-流量修正公式為:
【文檔編號(hào)】G01F1/66GK103808381SQ201410076634
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】劉桂雄, 陳佳異, 陳國(guó)宇 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)