一種用超聲波進(jìn)行輕質(zhì)油品質(zhì)量流量測(cè)量的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用超聲波進(jìn)行輕質(zhì)油品質(zhì)量流量測(cè)量的方法，涉及輕質(zhì)油品質(zhì)量流量測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出輕質(zhì)油品密度、聲速和溫度的關(guān)系，通過(guò)超聲波速度和溫度的測(cè)量可以直接得到管道內(nèi)流動(dòng)輕質(zhì)油品的密度。在密度測(cè)量的基礎(chǔ)上，利用時(shí)差法測(cè)量出體積流量，從而計(jì)算得出輕質(zhì)油品質(zhì)量流量。優(yōu)點(diǎn)：提高測(cè)量量精度，其最大相對(duì)誤差不大于0.24％。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用超聲波進(jìn)行輕質(zhì)油品質(zhì)量流量測(cè)量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輕質(zhì)油品質(zhì)量流量測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種用超聲波進(jìn)行輕質(zhì)油品 質(zhì)量流量測(cè)量的方法，主要用于輕質(zhì)成品油的管道輸送、加注時(shí)的質(zhì)量流量計(jì)量。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲波流量計(jì)是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)時(shí)對(duì)超聲脈沖的作用，以測(cè)量流體流量的儀 表。超聲波流量計(jì)不用在流體中安裝測(cè)量元件，故不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài)，不產(chǎn)生附加阻 力，是一種理想的節(jié)能型流量測(cè)量方法。
[0003] 超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)載有流體流速的信息，因此通過(guò)接收到的超聲波就 可以檢測(cè)到流體的流速，從而換算成流量。超聲波流量計(jì)根據(jù)測(cè)量原理的不同大致可分為 傳播速度法（時(shí)差法，相位差法和頻差法），多普勒法、相關(guān)法和波速偏移法等。目前技術(shù)上 比較成熟，應(yīng)用較多的是時(shí)差法和多普勒法。多普勒法超聲波流量計(jì)依靠管道中液體雜質(zhì) 的反射來(lái)測(cè)量水的流速，因此適用于雜質(zhì)含量較多的臟水和漿體，而且可以測(cè)量連續(xù)混入 氣泡的液體等。對(duì)于潔凈的輕質(zhì)燃油比較適宜使用時(shí)差法超聲測(cè)量。
[0004] 在油料輸轉(zhuǎn)、加注中，需要進(jìn)行質(zhì)量計(jì)量，目前用超聲波流量計(jì)進(jìn)行質(zhì)量流量測(cè)量 采取的是溫度補(bǔ)償方法。即利用公式（1)換算出油品密度，然后再由體積流量和密度計(jì)算 出質(zhì)量流量。
[0005] P = P 〇+ Y ; (20-t) (1)
[0006] 式中P -油品密度（Kg/公升）
[0007] P。一油品在20°C時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)密度（Kg/公升）
[0008] Y ' -油品密度修正系數(shù)（kg/公斤· °C )
[0009] t-油料實(shí)時(shí)溫度（°C )
[0010] 該方法需要輸入每批次油品的標(biāo)準(zhǔn)密度，并根據(jù)密度范圍查表求出油品密度修正 系數(shù)，給精確測(cè)量帶來(lái)不便。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種用超聲波進(jìn)行輕質(zhì)油品質(zhì)量流量 測(cè)量的方法，提高測(cè)量精度。
[0012] 本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種用超聲波進(jìn)行輕質(zhì)油品質(zhì)量流量測(cè)量的方 法，在超聲波質(zhì)量流量測(cè)量中，其流體質(zhì)量流量9 111可由下式（1)得到：
[0013] qm = P qv = P Au (I);其中，qm為質(zhì)量流量，qv為體積流量，P為油品密度，A 為超聲波測(cè)量管道截面積，u為流體界面平均流速；
[0014] 利用時(shí)差法進(jìn)行流體的體積流量測(cè)量；利用輕質(zhì)油品密度與超聲波波速的關(guān)系進(jìn) 行被測(cè)介質(zhì)密度測(cè)量；其特征在于：密度測(cè)量方法通過(guò)建立輕質(zhì)油品密度和溫度、聲速之 間的模型計(jì)算得到，具體如下：
[0015] 在管道的一側(cè)設(shè)置換能器I，另一側(cè)設(shè)置換能器II，假設(shè)介質(zhì)平均流速為u，超聲 波從換能器I到換能器II以及從換能器II到換能器I的傳播時(shí)間分別為tl2、t21換能器 I和換能器II之間的連線與管道徑向平面之間的夾角為Θ，管道超聲波在靜止介質(zhì)中的傳 播速度為c，換能器管路中心線方向距離為L(zhǎng)，忽略測(cè)量電路處理時(shí)間，則有 ：
【權(quán)利要求】
1. 一種用超聲波進(jìn)行輕質(zhì)油品質(zhì)量流量測(cè)量的方法，在超聲波質(zhì)量流量測(cè)量中，其流 體質(zhì)量流量9 111可由下式（1)得到： Qm = p Qv = p Au (1);其中，qm為質(zhì)量流量，qv為體積流量，P為油品密度，A為超 聲波測(cè)量管道截面積，u為流體界面平均流速； 利用時(shí)差法進(jìn)行流體的體積流量測(cè)量；利用輕質(zhì)油品密度與超聲波波速的關(guān)系進(jìn)行被 測(cè)介質(zhì)密度測(cè)量；其特征在于：密度測(cè)量方法通過(guò)建立輕質(zhì)油品密度和溫度、聲速之間的 模型計(jì)算得到，具體如下： 在管道的一側(cè)設(shè)置換能器I，另一側(cè)設(shè)置換能器II，假設(shè)介質(zhì)平均流速為u，超聲波從 換能器I到換能器II以及從換能器II到換能器I的傳播時(shí)間分別為t12、t21換能器I和換 能器II之間的連線與管道徑向平面之間的夾角為Θ，管道超聲波在靜止介質(zhì)中的傳播速度 為c，換能器管路中心線方向距離為L(zhǎng)，忽略測(cè)量電路處理時(shí)間，則有 ： 4 ?i ⑵ ^ _ L csznS - m ⑶ 經(jīng)推理，可得出： C =-{--1--1 (4) ZsmSxtiz t21J w 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)多層感知建立輕質(zhì)油品密度、溫度和聲速之間的關(guān)系模型建立多 層感知模型，其中隱含層激活函數(shù)為雙Log-Sigmoid函數(shù)，輸出層函數(shù)為線性函數(shù)，根據(jù) 如圖3所示網(wǎng)絡(luò)模型可得出密度計(jì)算方法如式（5)?（9)所示； ^ f-S ' (5) e~1221 134· C. =- (f.) s 137.SiB b) hn = -0. 367+0. 196ta+0. 143ca (7) h12 = -0. 139+0. 213ta+0. 318ca (8) _ Λ . C37S C-6 p = 0.358^^3^7(9) 式（5)?（9)，t為油料實(shí)時(shí)溫度，P為油品密度，c為超聲波在靜止介質(zhì)中的傳播速 度，ta，ca，hll，hl2為中間變量，e為自然對(duì)數(shù)函數(shù)的底數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用超聲波進(jìn)行輕質(zhì)油品質(zhì)量流量測(cè)量的方法，其特征在 于：所述的超聲波從換能器I到換能器II以及從換能器II到換能器I的傳播時(shí)間采用如下 測(cè)量電路；所述的測(cè)量電路包括微處理器，與微處理器連接的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器，分別與時(shí)間 數(shù)字轉(zhuǎn)換器連接的超聲波發(fā)射電路，超聲波接收電路和溫度測(cè)量電路和超聲波發(fā)射與接收 電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用超聲波進(jìn)行輕質(zhì)油品質(zhì)量流量測(cè)量的方法，其特征在 于：所述的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器采用TDC-GP21芯片，所述的超聲波發(fā)射電路采用壓電陶瓷超聲 波發(fā)射電路，所述的超聲波接收電路采用壓電陶瓷超聲波接收電路，所述的溫度測(cè)量電路 采用PT100溫度測(cè)量電路。
【文檔編號(hào)】G01F1/86GK104236653SQ201410482548
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】張曉鐘, 孟凡芹, 宋生奎, 朱江, 耿光輝, 王杰輝 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍空軍勤務(wù)學(xué)院
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