本发明专利技术属于能量计量技术领域，涉及一种超声波热能计量精度修正方法，主要工艺步骤包括先对超声波热能计量装置进行硬件装配，选用常规的TG840主控芯片和TDC-GP22时间芯片，在芯片中编入常规的超声波热能计量装置静态零点时差归零的算法程序，再在主控和时间芯片中编入常规的由峰峰值和最小取值法获得时间差的程序，利用计量装置已具有的自愈性修正功能实现对超声波热能计量装置进行非线性修正；有效消除电子电路物理不对称、时间漂移、管道气泡和现场噪声等因素对计量精度的影响，使计量装置整体结构简单、时间测量精度高。
【技术实现步骤摘要】
： 本专利技术属于热能计量
，涉及一种超声波热能计量的自愈式精度修正方 法，特别是一种用来提高测量精度、稳定性和可靠性的修正技术。
技术介绍
： 目前，集中供热和热量的分户计量作为节能减排和改善人民生活质量的重要社会 事业早已成为供热界的共识，并逐步提上各级政府的议事日程；国家从2001年开始，即从 热力体制改革和供热计量入手，出台了若干文件和政策规定，积极推广热量分户计量体制， 特别是近两年来，国家对推广先进的热计量方法的工作越来越重视，要求越来越规范；新建 住宅分户安装热能计量装置已成为工程验收必要条件；在现有技术中，超声波热能计量装 置是主要用于供热计量的专用仪表，2000年以后由欧洲引入国内，限于当时的芯片水平和 国内仿制厂家的技术水平，所生产的热能表在计量准确度、稳定性和工况使用方面都出现 很多问题，不能真正满足国内的分户计量要求，很多城市经过近两年的安装试点，纷纷决定 不再采用国内表，原因在于经过1-2个采暖季后，超声波热能计量装置会出现精度超差，甚 至无法正常工作；长期以来，超声波热能计量装置的精度稳定性问题，一直是困扰业界专家 的首要难题，国内外技术专家和学者，试图通过加强电子元器件电学检验、高低温老化和换 能器配对等形式提高测量精度和稳定性，但无法从根本上消除时间漂移的影响，而且出产 的产品虽然出厂时合格，但在工作状况下精度逐渐超差；由于超声波热能计量装置的精度 测量非单一物理量的测量，影响精度的因素复杂，相互交叉影响；因此，分析各种因素建立 正确的物理模型、选择合理的电路设计和芯片应用是基础环节；对采样方法的分析和正确 选择、数据的采集处理及修正方法等，建立可靠准确的数学模型是解决误差的最终手段；因 此，寻求设计一种对超声波热能计量装置的测量精度进行自愈式修正的技术方法，从根本 上解决计量精度超差的问题，以提尚超声波热能计量的精度、稳定性和可靠性。
技术实现思路
： 本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，结合实际需求，提出设计一种超声 波热能计量的自愈式精度修正方法，以解决现有超声波热能计量装置由于电子电路物理 不对称、时间漂移、管道气泡和现场噪声等原因造成测量误差较大，严重影响测量精度的问 题，减少外围电路，简化生产工艺，降低整机的功耗，保证测量精度。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术涉及的超声波热能计量的自愈式精度修正方法， 其主要工艺步骤包括： (1)先对超声波热能计量装置进行硬件装配，选用常规的TG840主控芯片和 TDC-GP22时间芯片，TG840主控芯片以Cortex-M3为内核，具有运算处理功能，使整个计量 装置的性能得到提升，TDC-GP22时间芯片具有双精度模式45ps或四精度模式22ps功能， 实现高精度的时间测量，为后续的精度测量提供硬件基础； (2)再对芯片进行软件设计和装载，在芯片中编入常规的超声波热能计量装置静 态零点时差归零的算法程序，能够用某一时间段的测量结果代替整个的时间段，消除静态 零占 . (3)再在主控和时间芯片中编入常规的由峰峰值和最小取值法获得时间差的程 序，消除气泡和噪声的信号干扰；实现在一秒钟内采集10次时间，正反向分别从小到大排 序取前5个小数，反向前五个数减正向前5个数； (4)在完成步骤（1) (2) (3)的热能计量装置硬软件配置的基础上，利用计量装置 已具有的自愈性修正功能实现对超声波热能计量装置进行非线性修正，具体过程为：将流 量公式用泰勒级数展开法来拟合时间差AT与流量Q的非线性曲线，根据泰勒级数定义将 瞬时流量Q展开得： 其中k为小于等于1的正整数，η为正整数，X。为参数点；a、b、c分别为泰勒数展 开式的系数；再根据非线性曲线的变化趋势以及实际计算，采用三阶泰勒级数展开式得到 精确解，选择七个标定点计算泰勒级数展开式的系数a、b、c、d ;标定时，先将超声波热能计 量装置安装在检测装置上，检测标定流量点的时间值，运行一段时间，得到该流量点对应的 时间值A Ti和瞬时流量Qi，依次测量其余标定流量点，得到七组Δ T和Q值，分别代入以下 四元一次方程组求解，得到对应的a，b，c，d系数； 再将a、b、c、d分别代入瞬时流量Q的三阶泰勒级数展开式，完成对瞬时流量的非 线性修正，实现热能计量自愈式修正功能。 本专利技术与现有技术相比，采用零点和最小取值法有效消除热能计量装置的电子电 路物理不对称、时间漂移、管道气泡和现场噪声等因素对计量精度的影响；采用泰勒技术拟 合仅需标定七个流量点，与现有技术需要标定上百个流量点相比，提高了热能计量装置的 生产效率，且精度更高；融入本专利技术方法制造的整机结构简单，原理可靠，测量精度高、工艺 简单，设计合理，使用安全可靠，环境友好。【具体实施方式】： 下面通过具体实施例对本专利技术作进一步说明。 实施例1 : 本实施例涉及的超声波热能计量自愈式精度修正方法在超声波热能计量装置中 实现，其具体工艺步骤包括： (1)先对超声波热能计量装置进行硬件装配，选用常规的TG840主控芯片和 TDC-GP22时间芯片，TG840主控芯片以Cortex-M3为内核，具有运算处理功能，使整个计量 装置的性能得到提升，TDC-GP22时间芯片具有双精度模式45ps或四精度模式22ps功能， 实现高精度的时间测量，为后续的精度测量提供硬件基础； (2)再对芯片进行软件设计和装载，在芯片中编入常规的超声波热能计量装置静 态零点时差归零的算法程序，能够用某一时间段的测量结果代替整个的时间段，消除静态 零占 . (3)再在主控和时间芯片中编入常规的由峰峰值和最小取值法获得时间差的程 序，消除气泡和噪声的信号干扰；实现在一秒钟内采集10次时间，正反向分别从小到大排 序取前5个小数当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超声波热能计量装置的自愈式精度修正方法，其特征在于其主要工艺步骤包括：(1)先对超声波热能计量装置进行硬件装配，选用常规的TG840主控芯片和TDC‑GP22时间芯片，TG840主控芯片以Cortex‑M3为内核，具有运算处理功能，使整个计量装置的性能得到提升，TDC‑GP22时间芯片具有双精度模式45ps或四精度模式22ps功能，实现高精度的时间测量，为后续的精度测量提供硬件基础；(2)再对芯片进行软件设计和装载，在芯片中编入常规的超声波热能计量装置静态零点时差归零的算法程序，能够用某一时间段的测量结果代替整个的时间段，消除静态零点；(3)再在主控和时间芯片中编入常规的由峰峰值和最小取值法获得时间差的程序，消除气泡和噪声的信号干扰；实现在一秒钟内采集10次时间，正反向分别从小到大排序取前5个小数，反向前五个数减正向前5个数；(4)在完成步骤(1)(2)(3)的热能计量装置硬软件配置的基础上，利用计量装置已具有的自愈性修正功能实现对超声波热能计量装置进行非线性修正，具体原理过程为：将流量公式用泰勒级数展开法来拟合时间差ΔT与流量Q的非线性曲线，根据泰勒级数定义将瞬时流量Q展开得：Q=Σk=1nf(k)(x0)k!(ΔT-x0)k=a+bΔT+c(ΔT)2+d(ΔT)3+......]]>其中k为小于等于1的正整数，n为正整数，x0为参数点；a、b、c分别为泰勒数展开式的系数；再根据非线性曲线的变化趋势以及实际计算，采用三阶泰勒级数展开式得到精确解，选择七个标定点计算泰勒级数展开式的系数a、b、c、d；标定时，先将超声波热能计量装置安装在检测装置上，检测标定流量点的时间值，运行一段时间，得到该流量点对应的时间值ΔTi和瞬时流量Qi，依次测量其余标定流量点，得到七组ΔT和Q值，分别代入以下四元一次方程组求解，得到对应的a，b，c，d系数；a+bΔT1+cΔT12+dΔT13=Q1a+bΔT2+cΔT22+dΔT23=Q2a+bΔT3+cΔT32+dΔT33=Q3a+bΔT4+cΔT42+dΔT43=Q4]]>再将a、b、c、d分别代入瞬时流量Q的三阶泰勒级数展开式，完成对瞬时流量的非线性修正，实现热能计量自愈式修正功能。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝军，刘天昊，张里勇，
申请(专利权)人：刘宝军，
类型：发明
国别省市：山东;37
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