一种超声波计量装置的校验系统以及校准方法与流程

1.本发明属于超声波计量与校验技术领域，尤其涉及一种超声波计量装置的校验系统以及校准方法。


背景技术：

2.目前超声波计量领域校准和验证普遍采用质量法或体积法。校准时首先要从同一批次超声波计量装置中随机挑选少部分装置，在各个流速点进行质量法或体积法测试，找出一套校表参数，期望以部分管段测试出的特征代替整体的特征进行校准；验证时同样需要在各流量点进行测试验证。这种校验方式费时费力，如10l/h一个流量点走5l流量需要半小时。
3.由于同一批次计量装置采用相同的校准参数，基于部分代替整体的校准方式要求管段或换能器具有较高的一致性，对供应商的生产工艺提出了较高要求，否则出厂检验时通过率可能不高。
4.因此，亟需一种超声波计量装置的校验系统以及校准方法，既能够节约校验时间，又能够降低对管段和换能器的一致性要求。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提供一种超声波计量装置的校验系统以及校准方法，不仅能够降低对管段和换能器的一致性要求，而且大大缩减超声波计量装置的校验时间，提高生产效率。
6.本发明提供一种超声波计量装置的校验系统，包括：
7.若干对成对设置的标准表和待校验的超声波计量装置，每对标准表和待校验的超声波计量装置相邻串接，且若干对标准表和待校验的超声波计量装置依次串联连接；
8.流速控制电磁阀，用于控制校验系统的流速，且所述流速控制电磁阀串联在标准表和待校验的超声波计量装置的回路上；
9.容器，用于容纳计量介质，并串联在标准表和待校验的超声波计量装置的回路上；
10.恒压供应系统，用于给计量介质提供恒定压力；
11.校验上位机，包括控制模块、通信模块、校准模块和存储装置，所述存储装置用于存储设定流速点，所述若干对标准表和待校验的超声波计量装置、流速控制电磁阀和恒压供应系统分别与所述校验上位机通信连接；所述流速控制电磁阀用于控制本系统的流速到达设定流速点，所述通信模块用于获取每对标准表和超声波计量装置在对应流速点下的流速，并传输给校准模块，所述校准模块用于计算得到的校验系数并反馈给相应的超声波计量装置。
12.作为上述方案进一步的改进，所述容器设置在末尾对标准表和待校验的超声波计量装置的出流端，且所述末尾对标准表和待校验的超声波计量装置与所述容器之间设有第一开关阀，所述第一开关阀用于控制计量介质的流出通断。
13.作为上述方案进一步的改进，所述校验系统还包括第二开关阀，所述第二开关阀设置在头部对标准表和待校验的超声波计量装置的进流端，用于控制计量介质的流入通断。
14.作为上述方案进一步的改进，所述第一开关阀和第二开关阀均为电子控制开关阀或手动开关阀，当为电子控制开关阀时，所述第一开关阀和第二开关阀分别与所述校验上位机通讯连接。
15.作为上述方案进一步的改进，所述流速控制电磁阀和恒压供应系统设置在容器和头部对标准表和待校验的超声波计量装置之间，用于控制计量介质的流速，且所述流速控制电磁阀与所述储能上位机通信连接。
16.作为上述方案进一步的改进，所述控制模块与所述恒压供应系统电性连接，用于控制恒压供应系统的输出恒定压力；且所述控制模块还与所述流速控制电磁阀电性连接，用于通过控制流速控制电磁阀开口大小以控制计量介质的流速大小。
17.作为上述方案进一步的改进，所述通信模块分别与所述标准表、超声波计量装置和容器通信连接，用于获取标准表和超声波计量装置所需流速、流量。
18.作为上述方案进一步的改进，所述校准模块用于根据通信模块所获取的流速、流量数据，自动计算校准系数，且所述校准模块通过通信模块传输给超声波计量装置。
19.作为上述方案进一步的改进，所述校验上位机还包括人机互动模块，用于设定超声波计量装置所需校验的若干个流速点vfr
m
。
20.作为上述方案进一步的改进，所述容器包括但不限于标准容器或非标准容器，具体的，所述标准容器为具有标准容积的容器，并能够读取所容纳的计量介质容积；所述非标准容器为容积为非固定标准值的容器。
21.作为上述方案进一步的改进，所述校验系统还包括支撑台体，用于支撑容器以及超声波计量装置的校验回路。
22.本发明还提供一种超声波计量装置的校准方法，其步骤包括：
23.s1:启动控制模块，为容器填充计量介质，并在校验上位机上输入所需校正的m个流速点[vfr1,vfr2,
…
,vfr
m
]，并保存，其中m为非零自然数；
[0024]
s2：校验上位机根据所需校验的流速点vfr1计算流速控制电磁阀的开口大小，并给流速控制电磁阀下发相应命令，流速控制电磁阀控制管道中的流速值达到所需流速点；
[0025]
s3：校验上位机控制同时关闭第一开关阀和第二开关阀进行排气，直到标准表中的流速稳定，得到第一流速点对应流速；
[0026]
s4：通过通信模块分别读取第i对标准表和相应超声波计量装置的流速，得到第i对标准表和超声波计量装置的流速分别计为v
i1
，v
i1
，其中i为非零自然数；
[0027]
s5：校验上位机根据预先设定的流速点调整到下一个流速点vfr
m
，在每一个流速点vfr
m
重复步骤s1
‑
s4，直到完成m个流速点的测试，对应的，每对标准表和超声波计量装置分别可得到m个流速值；
[0028]
s6：对于每对标准表和超声波计量装置，校验上位机根据超声波计量装置的实际测量流速值(v
i1
,v
i2
,
…
,v
im
)和标准流速值值(v
i1
，v
i2
，
…
v
im
)分别可得m个点(v
i1
,v
i1
),(v
i2
,v
i2
),
…
,(v
im
,v
i
m),校验上位机分别对每对标准表和超声波计量装置得到的m个点进行曲线拟合，即可得到对应超声波计量装置i的速度拟合曲线a
i1
v
n
+a
i2
v
n
‑1+
…
+a
in
‑1v+a
in
或分段拟
合曲线；
[0029]
s7：然后校验上位机通过通信模块将拟合所得的系数传递给对应的超声波计量装置进行校准。
[0030]
作为上述方案的进一步改进，每个超声波计量装置校准以后，再次调整流速控制电磁阀到设定流量点，通过校验上位机的通信模块分别读取对应标准表和超声波计量装置的流速值，得到对应流量点的计量误差，依此验证校准准确度。
[0031]
作为上述方案的进一步改进，每个超声波计量装置校准以后，把容器换为标准容器，读取标准容器的水量初值和末值为标准，抄读超声波计量装置的初值和末值当做实际测量值，计算两者之间的误差，依此验证校准准确度。
[0032]
作为上述方案的进一步改进，所述校验上位机内设有计算模块，所述计算模块用于调用包括但不限于matlab拟合工具，分别对m个点(v
i1
,v
i1
),(v
i2
,v
i2
),
…
,(v
im
,v
i
m)进行曲线拟合。
[0033]
由于本发明采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：
[0034]
1、本发明的一种超声波计量装置的校验系统，包括：
[0035]
若干对成对设置的标准表和待校验的超声波计量装置，每对标准表和待校验的超声波计量装置相邻串接，且若干对标准表和待校验的超声波计量装置依次串联连接；
[0036]
流速控制电磁阀，用于控制校验系统的流速，且所述流速控制电磁阀串联在标准表和待校验的超声波计量装置的回路上；
[0037]
容器，用于容纳计量介质，并串联在标准表和待校验的超声波计量装置的回路上；
[0038]
恒压供应系统，用于给计量介质提供恒定压力；
[0039]
校验上位机，包括控制模块、通信模块和校准模块，所述若干对标准表和待校验的超声波计量装置、流速控制电磁阀和恒压供应系统分别与所述校验上位机通信连接，所述校验上位机内存储有超声波计量装置所需校验的m个流速点vfr
m
，所述控制系统控制流速控制电磁阀的开口大小以控制校验系统的计量介质的流速，在恒压供应系统控制的恒定压力下和流速控制电磁阀控制下的对应流速下，通信模块读取每对标准表和超声波计量装置的对应的标准流速值和实际测量流速值，所述校准模块再根据通信模块所获取的流速、流量数据，自动计算校准系数，且所述校准模块通过通信模块传输给超声波计量装置，从而实现对超声波计量装置的校验，本校验系统通过流速控制电磁阀控制本系统的流速，通过标准表和超声波计量装置对于流速的测试和比较，从而得到校准系数，再再次反馈给超声波计量装置实现对超声波计量装置的校验；本校验系统采用速度法进行校验，相对于传统的利用体积法或者质量法进行校验，由于无需把容器内的计量介质流出去一个循环，只需要控制本校验系统达到设定流速值，不仅节约了测试时间，同时对于每个校验的超声波计量装置的附近均对应设置一个标准表，这样就相对减少了系统由于系统的压力波动对不同位置处流速的影响，且也降低了对管段或换能器一致性的要求。
[0040]
2、本发明的一种超声波计量装置的校准方法，首先在校验上位机上输入所需校正的m个流速点[vfr1,vfr2,
…
,vfr
m
]，并保存，校验上位机根据所需校验的每个流速点vfr
m
计算流速控制电磁阀的开口大小，并给流速控制电磁阀下发相应命令，流速控制电磁阀控制管道中的流速值达到所需流速点vfr
m
；通信模块分别读取第i对标准表和相应超声波计量装置的流速，得到第i对标准表和超声波计量装置的流速分别计为v
i1
，v
i1
，直到完成m个流
速点的测试，对应的，每对标准表和超声波计量装置分别可得到m个流速值；对于每对标准表和超声波计量装置，校验上位机根据超声波计量装置的实际测量流速值(v
i1
,v
i2
,
…
,v
im
)和标准流速值值(v
i1
，v
i2
，
…
v
im
)分别可得m个点(v
i1
,v
i1
),(v
i2
,v
i2
),
…
,(v
im
,v
i
m),校验上位机分别对每对标准表和超声波计量装置得到的m个点进行曲线拟合，即可得到对应超声波计量装置i的速度拟合曲线a
i1
v
n
+a
i2
v
n
‑1+
…
+a
in
‑1v+a
in
或分段拟合曲线；然后校验上位机通过通信模块将拟合所得的系数传递给对应的超声波计量装置进行校准，本校验方法简单快速有效，相对于传统的利用体积法或者质量法进行校验，由于无需把容器内的计量介质流出去一个循环，只需要控制流速控制电磁阀达到设定流速值，不仅节约了测试时间，同时对于每个校验的超声波计量装置的附近均对应设置一个标准表，这样就相对减少了系统由于系统的压力波动对不同位置处流速的影响，且每一个校验的超声波计量装置都能得到一个对应的校验系数，相对于用采用抽样测试得到的校验参数代替整体的校验系数，也降低了对管段或换能器一致性的要求。
附图说明
[0041]
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
[0042]
图1为本发明一种超声波计量装置的校验系统的连接示意图；
[0043]
图2为本发明一种超声波计量装置的校验方法的流程示意图；
[0044]
附图标记：
[0045]
10、校验上位机；20、第二开关阀；30、标准表；40、超声波计量装置；50、第一开关阀；60、容器；70、恒压供应系统；80、流速控制电磁阀；90、支撑台体。
具体实施方式
[0046]
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
[0047]
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如第一、第二、上、下、左、右、前、后
……
仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0048]
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0049]
以下面结合附图以对本发明作进一步描述:
[0050]
实施例1：
[0051]
参照图1，本发明提供超声波计量装置40的校验系统，包括：
[0052]
若干对成对设置的标准表30和待校验的超声波计量装置40，每对标准表30和待校
验的超声波计量装置40相邻串接，且若干对标准表30和待校验的超声波计量装置40依次串联连接；
[0053]
流速控制电磁阀80，用于控制校验系统的流速，且所述流速控制电磁阀80串联在标准表30和待校验的超声波计量装置40的回路上；
[0054]
容器60，用于容纳计量介质，并串联在标准表30和待校验的超声波计量装置40的回路上；
[0055]
恒压供应系统70，用于给计量介质提供恒定压力；
[0056]
校验上位机10，包括控制模块、通信模块、校准模块和存储装置，所述存储装置用于存储设定流速点，所述若干对标准表30和待校验的超声波计量装置40、流速控制电磁阀80和恒压供应系统70分别与所述校验上位机10通信连接；流速控制电磁阀80控制本系统的流速到达设定流速点，通信模块获取每对标准表30和超声波计量装置40在对应流速点下的流速，并传输给校准模块，所述校准模块计算得到的校验系数再次反馈给相应的超声波计量装置40。
[0057]
所述校验上位机10内存储有超声波计量装置40所需校验的m个流速点vfr
m
，所述控制系统控制流速控制电磁阀80的开口大小以控制校验系统的计量介质的流速，在恒压供应系统70控制的恒定压力下和流速控制电磁阀80控制下的对应流速下，通信模块读取每对标准表30和超声波计量装置40的对应的标准流速值和实际测量流速值，所述校准模块再根据通信模块所获取的流速、流量数据，自动计算校准系数，且所述校准模块通过通信模块传输给超声波计量装置40，从而实现对超声波计量装置40的校验，本校验系统通过流速控制电磁阀80控制本系统的流速，通过标准表30和超声波计量装置40对于流速的测试和比较，从而得到校准系数，再再次反馈给超声波计量装置40实现对超声波计量装置40的校验；本校验系统采用速度法进行校验，相对于传统的利用体积法或者质量法进行校验，由于无需把容器60内的计量介质流出去一个循环，只需要控制本校验系统达到设定流速值，不仅节约了测试时间，同时对于每个校验的超声波计量装置40的附近均对应设置一个标准表30，这样就相对减少了系统由于系统的压力波动对不同位置处流速的影响，且也降低了对管段或换能器一致性的要求。
[0058]
作为优选的实施例，所述容器60设置在末尾对标准表30和待校验的超声波计量装置40的出流端，且所述末尾对标准表30和待校验的超声波计量装置40与所述容器60之间设有第一开关阀50，所述第一开关阀50用于控制计量介质的流出通断；所述校验系统还包括第二开关阀20，所述第二开关阀20设置在头部对标准表30和待校验的超声波计量装置40的进流端，用于控制计量介质的流入通断，所述第一开关阀50和第二开关阀20的设置，便于控制本校验系统的校验回路的通断，由于超声波计量对流体中的气泡比较敏感，因此在每一个流速点，关闭第一开关阀50和第二开关阀20的的通断尤为重要，便于及时的排出流体中的气体，直到标准表30中的流速稳定。
[0059]
作为优选的实施例，所述第一开关阀50和第二开关阀20均为电子控制开关阀或手动开关阀，当为电子控制开关阀时，所述第一开关阀50和第二开关阀20分别与所述校验上位机10通讯连接，在本实施例中，所述第一开关阀50和第二开关阀20均为电子控制开关阀，所述校验上位机10能够控制第一开关阀50和第二开关阀20的开和关。
[0060]
作为优选的实施例，所述流速控制电磁阀80和恒压供应系统70设置在容器60和头
部对标准表30和待校验的超声波计量装置40之间，用于控制计量介质的流速，且所述流速控制电磁阀与所述储能上位机通信连接，流速控制电磁阀80的设置便于校验上位机10控制校验系统的流速达到设定的流速点。
[0061]
作为优选的实施例，所述控制模块与所述恒压供应系统70电性连接，用于控制恒压供应系统70的输出恒定压力；且所述控制模块还与所述流速控制电磁阀80电性连接，用于通过控制流速控制电磁阀80开口大小以控制计量介质的流速大小。
[0062]
作为优选的实施例，所述通信模块分别与所述标准表30、超声波计量装置40和容器60通信连接，用于获取标准表30和超声波计量装置40所需流速、流量。
[0063]
作为优选的实施例，所述校准模块用于根据通信模块所获取的流速、流量数据，自动计算校准系数，且所述校准模块通过通信模块传输给超声波计量装置40。
[0064]
作为优选的实施例，所述校验上位机10还包括人机互动模块，用于设定超声波计量装置40所需校验的若干个流速点vfr
m
。
[0065]
作为优选的实施例，所述容器60包括但不限于标准容器60或非标准容器60，具体的，所述标准容器60为具有标准容积的容器60，并能够读取所容纳的计量介质容积；所述非标准容器60为容积为非固定标准值的容器60，对于本校验系统采用速度法来校验超声波计量装置40，因此对于容器60的容积以及质量没有严格的要求，只需要容器60内能够容纳计量介质即可。
[0066]
作为优选的实施例，所述校验系统还包括支撑台体90，用于支撑容器60以及超声波计量装置40的校验回路。
[0067]
实施例2：
[0068]
参照图2，本发明还提供一种超声波计量装置40的校准方法，其步骤包括：
[0069]
s1:启动控制模块，为容器60填充计量介质，并在校验上位机10上输入所需校正的m个流速点[vfr1,vfr2,
…
,vfr
m
]，并保存，其中m为非零自然数；
[0070]
s2：校验上位机10根据所需校验的流速点vfr1计算流速控制电磁阀80的开口大小，并给流速控制电磁阀80下发相应命令，流速控制电磁阀80控制管道中的流速值达到所需流速点；
[0071]
s3：校验上位机10控制同时关闭第一开关阀50和第二开关阀20进行排气，直到标准表30中的流速稳定，得到第一流速点对应流速；
[0072]
s4：通过通信模块分别读取第i对标准表30和相应超声波计量装置40的流速，得到第i对标准表30和超声波计量装置40的流速分别计为v
i1
，v
i1
，其中i为非零自然数；
[0073]
s5：校验上位机10根据预先设定的流速点调整到下一个流速点vfr
m
，在每一个流速点vfr
m
重复步骤s1
‑
s4，直到完成m个流速点的测试，对应的，每对标准表30和超声波计量装置40分别可得到m个流速值；
[0074]
s6：对于每对标准表30和超声波计量装置40，校验上位机10根据超声波计量装置40的实际测量流速值(v
i1
,v
i2
,
…
,v
im
)和标准流速值值(v
i1
，v
i2
，
…
v
im
)分别可得m个点(v
i1
,v
i1
),(v
i2
,v
i2
),
…
,(v
im
,v
i
m),校验上位机10分别对每对标准表30和超声波计量装置40得到的m个点进行曲线拟合，即可得到对应超声波计量装置40i的速度拟合曲线a
i1
v
n
+a
i2
v
n
‑1+
…
+a
in
‑1v+a
in
或分段拟合曲线；
[0075]
s7：然后校验上位机10通过通信模块将拟合所得的系数传递给对应的超声波计量
装置40进行校准。本校验方法简单快速有效，相对于传统的利用体积法或者质量法进行校验，由于无需把容器60内的计量介质流出去一个循环，只需要控制流速控制电磁阀80达到设定流速值，不仅节约了测试时间，同时对于每个校验的超声波计量装置40的附近均对应设置一个标准表30，这样就相对减少了系统由于系统的压力波动对不同位置处流速的影响，且每一个校验的超声波计量装置40都能得到一个对应的校验系数，相对于用采用抽样测试得到的校验参数代替整体的校验系数，也降低了对管段或换能器一致性的要求。
[0076]
作为优选的实施例，所述校验上位机10内设有计算模块，所述计算模块用于调用包括但不限于matlab拟合工具，分别对m个点(v
i1
,v
i1
),(v
i2
,v
i2
),
…
,(v
im
,v
i
m)进行曲线拟合。
[0077]
作为优选的实施例，每个超声波计量装置40校准以后，再次调整流速控制电磁阀80到设定流量点，通过校验上位机10的通信模块分别读取对应标准表30和超声波计量装置40的流速值，得到对应流量点的计量误差，依此验证本校验防范的校准准确度，经过测试，采用本校验方法得到的计量误差均在规定范围内。
[0078]
作为优选的实施例，为了更改的验证本发明所采用的速度法校验的准确性，可以采用体积法或质量法再次进行校验验证，具体的，待每个超声波计量装置40校准以后，把容器60换为标准容器60，读取标准容器60的水量初值和末值为标准，抄读超声波计量装置40的初值和末值当做实际测量值，计算两者之间的误差，依此验证校准准确度，经过测试，采用本校验方法得到的计量误差均在规定范围内。
[0079]
以上是本发明的详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法以及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。