一种超声测量管路液体压力的温度测流补偿方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及超声测量压力技术领域，具体地说，涉及一种超声测量管路液体压力的温度测流补偿方法及系统；该方法通过在超声波压力计地输出端口串接一个温度误差补偿模块构建声速压力模型；测量前，实时检测管道液体压力、测量液体温度值和校准点对应的超声纵波在管道液体中的传输时间，降噪后选择低温漂电子器件对电路延时进行测量校准，把温度纳入测量中对测量的声速进行温度补偿，建立计算待测管道内液体的压力值和超声波检测参数的计算模型，进行融合处理后运用实测温度进行温度修正，并利用温度测量值进行温度自动补偿。温度测量值进行温度自动补偿。温度测量值进行温度自动补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种超声测量管路液体压力的温度测流补偿方法及系统


[0001]本专利技术涉及超声测量压力
，具体地说，涉及一种超声测量管路液体压力的温度测流补偿方法及系统。

技术介绍

[0002]传统超声波流量计的主要缺点是精度较低，温度对声速的影响较大，还有管道内外径、管道压力等流体相关环境因素也会影响超声波的测量精度，这导致超声波流量计还没有广泛普及与应用。油液的声速是密度、温度和压力等的多元函数，这些参数之间的关系相当复杂，用传统的数学方法来建立综合校正模型较困难。值得指出的是，对于密封的液压管路，只能测量管路外壁温度，而不能直接获得管内抽液温度。超声波物理性质显示，传播介质的变化会对超声波的传播速度是产生实时的影响，其在不同流体中的传播速度是不一样的。在同一流体中、不同环境温度情况下，声波的传播速度也会有所不同。液体温度的改变影响超声波的传播速度。依照演算被测液体的速度需要用到声速变量。这种情况下，液体的温度会影响到超声波流量测量的精度以及测量结果的可靠性。因此，只有对壁厚声时和固有声电延时进行有效的补偿后，才能获得油液中的声速。
[0003]在时差法测流量中，时间差对流量的测量精度也有影响，为了保证超声波流量计的高准确度和高灵敏度测量，必须对温度或时间差进行补偿。传统的温度补偿方法是引入热敏元件，根据温度状态修正测量系统的输出抵消温度影响，比如串接负温度系数的热敏电阻、修改电路增益等，该方法需要增加额外的补偿电路，成本高且比较复杂。超声波在介质中的传播速度与介质密度和弹性模量有关，由于压力发生变化而导致体积弹性模量K、压强p和密度ρ都发生变化，最终导致液体中的超声波传播速度发生变化。温度变化必然引起声速变化，进而一步影响超声波测量流量的结果，因此必须对超声波流量测量进行温度补偿。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中无法同时对油液中的声速进行壁厚声时和固有声电延时进行有效的补偿，提出一种超声测量管路液体压力的温度测流补偿方法及系统，通过在超声波压力计地输出端口串接一个温度误差补偿模块构建声速压力模型；测量前，实时检测管道液体压力、测量液体温度值和校准点对应的超声纵波在管道液体中的传输时间，降噪后选择低温漂电子器件对电路延时进行测量校准，把温度纳入测量中对测量的声速进行温度补偿，建立计算待测管道内液体的压力值和超声波检测参数的计算模型，进行融合处理后运用实测温度进行温度修正，并利用温度测量值进行温度自动补偿。
[0005]本专利技术具体实现内容如下：
[0006]一种超声测量管路液体压力的温度测流补偿方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：在超声波压力计地输出端口设置温度补偿模块；所述温度补偿模块，用于构建声速压力模型，计算声速；
[0008]步骤2：获取待测管道液体压力、待测管道液体温度值和校准点对应的超声波纵波在待测管道液体中的传输时间，并降噪；
[0009]步骤3：利用低温漂电子器件校准电路延时，将不同温度下的声速进行温度补偿，建立计算待测管道内液体压力值的计算模型和超声波检测参数的计算模型；
[0010]其中，计算待测管道内液体压力值的计算模型是指在标准温度20℃下超声纵波传播时间与液体压力之间构建的映射关系；超声波检测参数是指在标准压力机工作状态不变的情况下，温度变化引起的超声纵波传播速度发生变化，即超声声速变化量；超声波检测参数的计算模型是指在标准压力机工作状态不变的情况下，超声纵波传播时间与温度之间构建的映射关系；
[0011]步骤4：将所述计算待测管道内液体的压力值的计算模型和所述超声波检测参数的计算模型融合，根据实际温度进行温度修正，并根据温度测量值进行温度自动补偿。
[0012]为了更好地实现本专利技术，进一步地，在对需要测量的介质分别进行数据校准时，所述步骤2具体包括以下步骤：
[0013]步骤21：将每一种介质与一组校准数据对应，校准温度条件；
[0014]步骤22：提取温度信息，将流量测量误差和在不同温度下的误差变化与当前的流体温度关联；
[0015]步骤23：将压力为零时的初始声速作为温度信息输入至所述声速压力模型中，补偿温度变化带来的流量测量误差，获取液体温度值和校准点对应的超声波纵波在待测管道液体中的传输时间。
[0016]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤3具体包括以下步骤：
[0017]步骤31：利用低温漂电子器件对电路延时进行测量校准，消除电路延时干扰；
[0018]步骤32：根据信号温度补偿算法滤波，消除流场干扰值，对待测管道液体分别进行数据校准，并将温度纳入测量中对测量的声速进行温度补偿；
[0019]步骤33：获取温度信号，并根据双线性差值算法函数，提取待测管道内液体的压力特征信号，建立计算待测管道内液体的压力值计算模型和超声波检测参数的计算模型。
[0020]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤4具体包括以下步骤：
[0021]步骤41：将从发射超声波换能器获取的超声波信号发射并穿过被测液体的超声波能量转换为电能，根据时间差算法计算声速；
[0022]步骤42：将所述超声传输时间和液体测量温度作为输入量输入至所述待测管道内液体压力值的计算模型中放大并转换为电信号；
[0023]步骤43：根据所述超声波在液体中的传播速度计算压力值，并将所述声速、密度、声速变化量和密度变化量进行融合；
[0024]步骤44：根据融合结果计算压强变化量，获取环境温度，通过数字时间转换器进行温度修正，将温度转换为压力值并根据设定的温度检测值进行温度补偿。
[0025]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤1具体包括以下步骤：
[0026]步骤11：在同一管道、压力和液体介质下，记录不同温度下超声波纵波在待测管道液体中的传输时间，构建声速压力模型；
[0027]步骤12：监测声速压力模型的噪声和管道液体压力，并多次测量声速；
[0028]步骤13：通过从发射超声换能器获取的超声波信号，向待测液体发射超声波；
[0029]步骤14：获取从待测液体反射回来的超声波信号，并产生振荡信号，记录超声波发射时间和超声波接收时间，计算超声波传播时间，产生回波信号；
[0030]步骤15：根据超声波信号和回波信号，计算脉冲信号开始和脉冲信号停止之间的时间间隔，并计算脉冲信号强度，调节电路增益，直至脉冲信号强度满足门限要求，得到脉冲信号超过门限的宽度时间和超声波平均传输时间，将所述脉冲时间放大并转换为电信号。
[0031]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述声速压力模型为：
[0032]p*K＝c/c0＝[L2/(T
‑
ts)]/[L2/(T0
‑
ts)]＝(T0
‑
ts)/(T
‑
ts)
[0033]其中，p为压力值，K为体积弹性模量，c为超声波在管道液体中的声速，c0为超声波在大气中声速，L2为管壁内径，T为超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声测量管路液体压力的温度测流补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在超声波压力计地输出端口设置温度补偿模块；所述温度补偿模块，用于构建声速压力模型，计算声速；步骤2：获取待测管道液体压力、待测管道液体温度值和校准点对应的超声波纵波在待测管道液体中的传输时间，并降噪；步骤3：利用低温漂电子器件校准电路延时，将不同温度下的声速进行温度补偿，建立计算待测管道内液体压力值的计算模型和超声波检测参数的计算模型；步骤4：将所述计算待测管道内液体的压力值的计算模型和所述超声波检测参数的计算模型融合，根据实际温度进行温度修正，并根据温度测量值进行温度自动补偿。2.根据权利要求1所述的一种超声测量管路液体压力的温度测流补偿方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：步骤11：在同一管道、压力和液体介质下，记录不同温度下超声波纵波在待测管道液体中的传输时间，构建声速压力模型；步骤12：监测声速压力模型的噪声和管道液体压力，并多次测量声速；步骤13：通过从发射超声换能器获取的超声波信号，向待测液体发射超声波；步骤14：获取从待测液体反射回来的超声波信号，并产生振荡信号，记录超声波发射时间和超声波接收时间，计算超声波传播时间，产生回波信号；步骤15：根据超声波信号和回波信号，计算脉冲信号开始和脉冲信号停止之间的时间间隔，并计算脉冲信号强度，调节电路增益，直至脉冲信号强度满足门限要求，得到脉冲信号超过门限的宽度时间和超声波平均传输时间，将所述脉冲时间放大并转换为电信号。3.根据权利要求2所述的一种超声测量管路液体压力的温度测流补偿方法，其特征在于，所述声速压力模型为：p*K＝c/c0＝[L2/(T
‑
ts)]/[L2/(T0
‑
ts)]＝(T0
‑
ts)/(T
‑
ts)其中，p为压力值，K为体积弹性模量，c为超声波在管道液体中的声速，c0为超声波在大气中声速，L2为管壁内径，T为超声波从发射到接收的时间，ts为超声波在声程壁厚中传播的声时，T0为一个大气下测得的传播时间。4.根据权利要求1所述的一种超声测量管路液体压力的温度测流补偿方法，其特征在于，在对需要测量的介质分别进行数据校准时，所述步骤2具体包括以下步骤：步骤21：将每一种介质与一组校准数据对应，校准温度条件；步骤22：提取温度信息，将流量测量误差和在不同温度下的误差变化与当前的流体温度关联；步骤23：将压力为零时的...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧雷，徐龙，程志远，严小锐，赵慧婷，田毅，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：