一种应用于超声波燃气表的校准系统及方法

技术领域

本发明涉及超声波燃气计量技术领域，具体涉及一种应用于超声波燃气表的校准系统及方法。

背景技术

随着燃气计量领域对燃气计量精度的要求越来越高，超声波燃气表正在兴起。超声波燃气表与膜式燃气表相比，具有量程宽、体积小、结构简单、计量精度高、稳定性好等优点；但是超声波燃气表为全电子结构，没有字轮，所以无法使用音速喷嘴测试台校准超声波燃气表，现有的超声波燃气表在出厂时需要检测误差，但是超声波燃气表不像传统膜式燃气表通过改变机械齿轮来调整测量误差，而是通过设置修正系数来调整测量误差，常规的手动获取修正系数较为繁琐且效率低下，人工成本高，且误差校正准确度低。

而现有的超声波燃气表校准系统中，还存在和多问题：

1.若超声波燃气表与测试台通过WIFI无线模式或有线模式直接进行通信，就需要对测试台进行改装，改装测试台需要很高的成本，而使用有线模式在高地温环境下又不适用。

2.现有的超声波燃气表采样与测试台通信过程耗时长，容易丢失脉冲，影响测试台判断精度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明基于现有的超声波燃气表校准系统进行改进，设置独立脉冲发生模块与数据处理模块并列运行，减少耗时，及时触发脉冲，使得测试台接收到完整的脉冲，减少脉冲丢失。

本发明通过下述技术方案实现：

本方案提供一种应用于超声波燃气表的校准系统，包括标准测试台和超声波燃气表装置，所述超声波燃气表装置包括：流量采集模块、数据处理模块和独立脉冲发生模块；

所述流量采集模块每隔t秒采集一次计量管道内的燃气流速数据；

数据处理模块根据当前时间燃气流速数据和当前燃气流量等级制定脉冲发送策略，同时独立脉冲发生模块根据脉冲发送策略向标准测试台发送脉冲，所述独立脉冲发生模块与数据处理模块并列运行；

标准测试台基于校准测量时间内接收到的所有脉冲计算得到测量流量数据，标准测试台将测量流量数据与标准流量数据进行比对得到超声波燃气表的误差值，以对超声波燃气表进行校准。

本方案工作原理：现有技术中，超声波燃气表采样后需要将数据通过脉冲发送给测试台，由测试台进行判断超声波燃气表是否需要校准，超声波燃气表在采样后，由计量模块对采样数据进行计算，在计量模块计算完成后才进行脉冲发送，计量模块需要在脉冲发送完成后再进行下一次计算，这样不仅耗时长，而且每次发送一连串的脉冲给测试台，当测试台来不及接收或有故障时，容易造成脉冲丢失，引起丢失误差，而且在发送脉冲期间时，计量模块也无法及时进行采样数据并进行计算，导致流量计算的不准确；本方案中数据处理模块制定好脉冲发送策略，同时独立脉冲发生模块根据脉冲发送策略向标准测试台发送脉冲，所述独立脉冲发生模块与数据处理模块并列运行；既能减少耗时，也能避免丢失误差；现有技术中脉冲发送与计量计算相当于串联运行，本方案引入独立脉冲发生模块与与数据处理模块并列运行，有效校准系统的精度。

现有技术中向测试台发送的脉冲当量(一个脉冲代表的流量)都是提前设定好的并且是固定不变的，当脉冲当量设定较小时,当燃气流量很大时，就会产生密集的脉冲触发，脉冲密度过大会使测试台无法识别脉冲，此时测试台不能实现对应的功能；相反,当脉冲当量设定过大时,当燃气流量很小时，就会产生很少的脉冲触发，测试台也不能实现对应的功能(现有的流量计量精度有限)，此时测试台不能实现对应的功能；当燃气流量变换时，就需要重新设定，延长校准时间，校准过程也繁琐，本方案中数据处理模块根据当前燃气流量等级来制定脉冲发送策略，根据当前燃气流量等级指定不同的适应脉冲发送策略，通过数据处理模块的自适应过程及时实现脉冲密度的调整,避免了燃气流量很大时产生的密集脉冲触发，燃气流量很小时产生很少脉冲触发现象。

进一步优化方案为，所述数据处理模块根据当前燃气流量数据制定脉冲发送策略具体过程为：

数据处理模块基于已知的燃气流量等级和精度要求确定脉冲的脉宽并将其发送给独立脉冲发生模块；

数据处理模块基于当前时间燃气流速数据和已知的燃气流量等级根据流量计量模型确定脉冲发送指令并将其发送给独立脉冲发生模块。

进一步优化方案为，确定脉冲发送指令的具体过程为：

S1.令当前时间燃气流速数据乘以采样间隔时间t得到当前时间燃气流量；

S2.判断当前时间燃气流量是否超过脉冲触发门限值：

若是，则生成一个脉冲发送指令，并将超过脉冲触发门限值的数据作为当前时间燃气流速数据重复S2，直至当前时间燃气流量小于脉冲触发门限值进入S3；

S3.将下一时间燃气流量与当前时间燃气流量的和作为下一时间燃气流量，循环S1-S3直至校准测量时间结束。

当计算的燃气流量累积到脉冲触发门限值后，即生成脉冲发送指令，超出的燃气流量作为下一时间燃气流量再进行判断，可以生成均匀的脉冲发送指令，避免了发送一连串的脉冲给测试台造成的影响系统精度的问题。

进一步优化方案为，所述燃气流量等级包括：小流量级、中流量级和大流量级；

小流量级的流量范围为：16L/h-250L/h；

中流量级的流量范围为：251L/h-4000L/h；

大流量级的流量范围为：4001L/h-6000L/h。

进一步优化方案为，当燃气流量等级为小流量级时，脉冲触发门限值为：1±0.5L；

当燃气流量等级为中流量级时，脉冲触发门限值为：5±0.5L；

当燃气流量等级为大流量级时，脉冲触发门限值为：10±0.5L；

进一步优化方案为，当燃气流量等级为小流量级时，t＝15ms；

当燃气流量等级为中流量级时，t＝7.5ms；

当燃气流量等级为大流量级时，t＝3.75ms。

由于确定脉冲发送指令过程中，我们认为每个间隔时间段内，燃气流速为恒定的，实际燃气流速必然不会恒定在采样速度，因此，在不同燃气流量等级时，根据燃气流量等级来设定该等级的采样时间间隔和脉冲触发门限值，能够提高校准系统的精度。

由于燃气流量等级为大流量级时，流量计量模型受波动误差影响大，因此设置小的采样时间间隔t＝3.75ms，燃气流量等级为小流量级时，流量计量模型受波动误差影响小，设置大的采样时间间隔t＝15ms。

进一步优化方案为，所述标准测试台判断超声波燃气表的误差值是否在预设范围内，以确定是否对超声波燃气表进行校准。

基于上述应用于超声波燃气表的校准系统，本方案提供一种应用于超声波燃气表的校准方法，包括以下步骤；

在校准测量时间内，每隔t秒采集一次计量管道内的燃气流速数据；

根据当前时间燃气流速数据和当前燃气流量等级制定脉冲发送策略，同时根据脉冲发送策略向标准测试台发送脉冲；

基于校准测量时间内接收到的所有脉冲计算得到测量流量数据，将测量流量数据与标准流量数据进行比对得到超声波燃气表的误差值，以对超声波燃气表进行校准。

进一步优化方案为，所述标准测试台判断超声波燃气表的误差值是否在预设范围内，

如果否，则将对应的标准流量数据发送至超声波燃气表以进行校准；

如果是，则确定超声波燃气表在当前无需校准。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.本发明提出的一种应用于超声波燃气表的校准系统及方法，引入独立脉冲发生模块，数据处理模块制定好脉冲发送策略，同时独立脉冲发生模块根据脉冲发送策略向标准测试台发送脉冲，独立脉冲发生模块与数据处理模块并列运行；既能减少耗时，也能避免丢失误差。

2.本发明提出的一种应用于超声波燃气表的校准系统及方法，在不同燃气流量等级时，根据燃气流量等级来设定该等级的采样时间间隔和脉冲触发门限值，提高校准系统的精度，通过数据处理模块的自适应过程及时实现脉冲密度的调整。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1是应用于超声波燃气表的校准系统结构示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例提供一种应用于超声波燃气表的校准系统，包括标准测试台和超声波燃气表装置，所述超声波燃气表装置包括：流量采集模块、数据处理模块和独立脉冲发生模块；

所述流量采集模块每隔t秒采集一次计量管道内的燃气流速数据；

数据处理模块根据当前时间燃气流速数据和当前燃气流量等级制定脉冲发送策略，同时独立脉冲发生模块根据脉冲发送策略向标准测试台发送脉冲，所述独立脉冲发生模块与数据处理模块并列运行；

标准测试台基于校准测量时间内接收到的所有脉冲计算得到测量流量数据，标准测试台将测量流量数据与标准流量数据进行比对得到超声波燃气表的误差值，以对超声波燃气表进行校准。

所述数据处理模块根据当前燃气流量数据制定脉冲发送策略具体过程为：

数据处理模块基于已知的燃气流量等级和精度要求确定脉冲的脉宽并将其发送给独立脉冲发生模块；

数据处理模块基于当前时间燃气流速数据和已知的燃气流量等级根据流量计量模型确定脉冲发送指令并将其发送给独立脉冲发生模块。

确定脉冲发送指令的具体过程为：

S1.令当前时间燃气流速数据乘以采样间隔时间t得到当前时间燃气流量；

S2.判断当前时间燃气流量是否超过脉冲触发门限值：

若是，则生成一个脉冲发送指令，并将超过脉冲触发门限值的数据作为当前时间燃气流速数据重复S2，直至当前时间燃气流量小于脉冲触发门限值进入S3；

S3.将下一时间燃气流量与当前时间燃气流量的和作为下一时间燃气流量，循环S1-S3直至校准测量时间结束。

所述燃气流量等级包括：小流量级、中流量级和大流量级；

小流量级的流量范围为：16L/h-250L/h；

中流量级的流量范围为：251L/h-4000L/h；

大流量级的流量范围为：4001L/h-6000L/h。

本实施例中，当燃气流量等级为小流量级时，脉冲触发门限值为1L；当燃气流量等级为中流量级时，脉冲触发门限值为5L；当燃气流量等级为大流量级时，脉冲触发门限值为10L；

当燃气流量等级为小流量级时，t＝15ms；

当燃气流量等级为中流量级时，t＝7.5ms；

当燃气流量等级为大流量级时，t＝3.75ms。

所述标准测试台判断超声波燃气表的误差值是否在预设范围内，以确定是否对超声波燃气表进行校准。

实施例2

一种应用于超声波燃气表的校准方法，运用于实施例1的一种应用于超声波燃气表的校准系统，包括以下步骤；

在校准测量时间内，每隔t秒采集一次计量管道内的燃气流速数据；

根据当前时间燃气流速数据和当前燃气流量等级制定脉冲发送策略，同时根据脉冲发送策略向标准测试台发送脉冲；

基于校准测量时间内接收到的所有脉冲计算得到测量流量数据，将测量流量数据与标准流量数据进行比对得到超声波燃气表的误差值，以对超声波燃气表进行校准。

所述标准测试台判断超声波燃气表的误差值是否在预设范围内，

如果否，则将对应的标准流量数据发送至超声波燃气表以进行校准；

如果是，则确定超声波燃气表在当前无需校准。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。