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一种用超声波进行轻质油品质量流量测量的方法
【专利摘要】本发明公开了一种用超声波进行轻质油品质量流量测量的方法，涉及轻质油品质量流量测量【技术领域】。本发明利用实验数据归纳出轻质油品密度、声速和温度的关系，通过超声波速度和温度的测量可以直接得到管道内流动轻质油品的密度。在密度测量的基础上，利用时差法测量出体积流量，从而计算得出轻质油品质量流量。优点：提高测量量精度，其最大相对误差不大于0.24％。
【专利说明】一种用超声波进行轻质油品质量流量测量的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及轻质油品质量流量测量【技术领域】，具体是一种用超声波进行轻质油品 质量流量测量的方法，主要用于轻质成品油的管道输送、加注时的质量流量计量。

【背景技术】
[0002] 超声波流量计是通过检测流体流动时对超声脉冲的作用，以测量流体流量的仪 表。超声波流量计不用在流体中安装测量元件，故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻 力，是一种理想的节能型流量测量方法。
[0003] 超声波在流动的流体中传播时载有流体流速的信息，因此通过接收到的超声波就 可以检测到流体的流速，从而换算成流量。超声波流量计根据测量原理的不同大致可分为 传播速度法（时差法，相位差法和频差法），多普勒法、相关法和波速偏移法等。目前技术上 比较成熟，应用较多的是时差法和多普勒法。多普勒法超声波流量计依靠管道中液体杂质 的反射来测量水的流速，因此适用于杂质含量较多的脏水和浆体，而且可以测量连续混入 气泡的液体等。对于洁净的轻质燃油比较适宜使用时差法超声测量。
[0004] 在油料输转、加注中，需要进行质量计量，目前用超声波流量计进行质量流量测量 采取的是温度补偿方法。即利用公式（1)换算出油品密度，然后再由体积流量和密度计算 出质量流量。
[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时的标准密度（Kg/公升）
[0008] Y ' -油品密度修正系数（kg/公斤· °C )
[0009] t-油料实时温度（°C )
[0010] 该方法需要输入每批次油品的标准密度，并根据密度范围查表求出油品密度修正 系数，给精确测量带来不便。


【发明内容】

[0011] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种用超声波进行轻质油品质量流量 测量的方法，提高测量精度。
[0012] 本发明是以如下技术方案实现的：一种用超声波进行轻质油品质量流量测量的方 法，在超声波质量流量测量中，其流体质量流量9 111可由下式（1)得到：
[0013] qm = P qv = P Au (I);其中，qm为质量流量，qv为体积流量，P为油品密度，A 为超声波测量管道截面积，u为流体界面平均流速；
[0014] 利用时差法进行流体的体积流量测量；利用轻质油品密度与超声波波速的关系进 行被测介质密度测量；其特征在于：密度测量方法通过建立轻质油品密度和温度、声速之 间的模型计算得到，具体如下：
[0015] 在管道的一侧设置换能器I，另一侧设置换能器II，假设介质平均流速为u，超声 波从换能器I到换能器II以及从换能器II到换能器I的传播时间分别为tl2、t21换能器 I和换能器II之间的连线与管道径向平面之间的夹角为Θ，管道超声波在静止介质中的传 播速度为c，换能器管路中心线方向距离为L，忽略测量电路处理时间，则有 ：

【权利要求】
1. 一种用超声波进行轻质油品质量流量测量的方法，在超声波质量流量测量中，其流 体质量流量9 111可由下式（1)得到： Qm = p Qv = p Au (1);其中，qm为质量流量，qv为体积流量，P为油品密度，A为超 声波测量管道截面积，u为流体界面平均流速； 利用时差法进行流体的体积流量测量；利用轻质油品密度与超声波波速的关系进行被 测介质密度测量；其特征在于：密度测量方法通过建立轻质油品密度和温度、声速之间的 模型计算得到，具体如下： 在管道的一侧设置换能器I，另一侧设置换能器II，假设介质平均流速为u，超声波从 换能器I到换能器II以及从换能器II到换能器I的传播时间分别为t12、t21换能器I和换 能器II之间的连线与管道径向平面之间的夹角为Θ，管道超声波在静止介质中的传播速度 为c，换能器管路中心线方向距离为L，忽略测量电路处理时间，则有 ： 4 ?i ⑵ ^ _ L csznS - m ⑶ 经推理，可得出： C =-{--1--1 (4) ZsmSxtiz t21J w 根据实验数据，通过多层感知建立轻质油品密度、温度和声速之间的关系模型建立多 层感知模型，其中隐含层激活函数为双Log-Sigmoid函数，输出层函数为线性函数，根据 如图3所示网络模型可得出密度计算方法如式（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为油料实时温度，P为油品密度，c为超声波在静止介质中的传播速 度，ta，ca，hll，hl2为中间变量，e为自然对数函数的底数。
2. 根据权利要求1所述的一种用超声波进行轻质油品质量流量测量的方法，其特征在 于：所述的超声波从换能器I到换能器II以及从换能器II到换能器I的传播时间采用如下 测量电路；所述的测量电路包括微处理器，与微处理器连接的时间数字转换器，分别与时间 数字转换器连接的超声波发射电路，超声波接收电路和温度测量电路和超声波发射与接收 电路。
3. 根据权利要求2所述的一种用超声波进行轻质油品质量流量测量的方法，其特征在 于：所述的时间数字转换器采用TDC-GP21芯片，所述的超声波发射电路采用压电陶瓷超声 波发射电路，所述的超声波接收电路采用压电陶瓷超声波接收电路，所述的温度测量电路 采用PT100温度测量电路。
【文档编号】G01F1/86GK104236653SQ201410482548
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】张晓钟, 孟凡芹, 宋生奎, 朱江, 耿光辉, 王杰辉 申请人:中国人民解放军空军勤务学院