如何修正时差式超声波热量表的流量误差？

时差式超声波流量测量是超声波热量表进行流量测量的常用方法，其原理是应用一对超声波换能器相向交替(或同时)收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量的一种间接测量方法，但实际应用中，流量受不同因素的影响，如：声道长度、超声波换能器的安装角度、管段半径的测量精度，信号畸变或丢失，超声波时间差的测量准确度、被测液体的温度变化等，都会对流量的测量引入误差。为了解决这种问题，现有大多数的方法是引入修正补偿系数，通过此修正补偿系数对流量进行校准修正补偿，从而减小计量误差。

但由于在全量程流量范围内，流量修正补偿系数是非线性分布的，如果要保证全量程流量范围内的流量误差的准确性，需要对很多个流量点进行校准，得到一条较为准确的修正补偿曲线，但这种方法在生产时，由于要校准修正的流量点较多，会导致生产效率非常低。因此大多数的厂家为了提供生产效率，在实际生产过程中减少了流量点的校准，导致修正补偿曲线与实际的差别很大，不能很好的保证流量计量误差在全量程的流量范围内的准确性，同时由于热量表要求的水温范围宽，相同的流量点在不同的水温下误差也不一样，单条的修正补偿曲线已无法保证在全量程水温范围内各个流量点的误差，导致流量点在不同的水温下流量计量误差不准确。本发明的目的是提供一种快速有效的时差式超声波热量表流量测量误差修正的方法。

本发明提供的这种时差式超声波热量表流量误差修正方法，包括如下步骤：步骤一，采用分区间修正的方式：将全量程流量范围分为三个区间，并在全量程流量范围内选定三个基本流量点，基本流量点分别分布于三个区间内;同时设置两条标准补偿修正曲线：一条为M度水温下全量程流量范围的标准补偿修正曲线，另一条为全量程水温下不同水温对基本流量点误差的标准补偿修正曲线;步骤二，对超声波热量表的三个基本流量点在M度水温下进行校准修正，并保存基本流量点未修正前的流量值、误差修正补偿系数和校准时的水温;步骤三，根据基本流量点校准时的误差修正补偿系数和水温，将两条标准补偿修正曲线按照区间分段向上或向下移动，得到该超声波热量表的真实补偿修正曲线;步骤四，根据两条真实补偿修正曲线得到真实的误差修正补偿系数，并由此获取超声波热量表的流量。

图为本发明的超声波流体流量测量示意图

所述步骤二包括如下步骤：步骤1，取出本次检测得到的待修正的原始流量Q原和本次检测的水温T测;步骤2，根据所述全量程流量范围分区数组D[2]确认Q原对应的分区编号p;步骤3，取出三个基本流量点的校准参数二维数组C [3] [3]确认p值区间范围内的基本流量点的原始流量Q基原，修正系数K基原及水温T基原。所述步骤三包括：根据所述M度水温下的全量程流量范围内标准补偿修正曲线二维数组A [m] [2]得到该Q原对应的数组编号i，根据此编号i得到对应的修正系数Ka_i;根据所述M度水温下的全量程流量范围内标准补偿修正曲线二维数组A [m] [2]得到该Q基原对应的数组编号ii，根据此编号ii得到对应的修正系数Ka_ii;根据所述全量程水温下不同水温对基本流量点误差的标准补偿修正曲线二维数组B[n] [4]得到该T测对应的数组编号j，同时根据p值确认区间范围内的基本流量点得到对应的修正系数Kb_p_j;根据所述全量程水温下不同水温对基本流量点误差的标准补偿修正曲线二维数组B[n] [4]得到该T基原对应的数组编号jj，同时根据p值确认区间范围内的基本流量点得到对应的修正系数Kb_p_jj。

全量程水温和全量程流量范围内的任意水温下的任意流量点的误差修正补偿系数K为：K=(Ka_i×Kb_p_j×K基原)/(Ka_ii×Kb_p_jj);全量程水温和全量程流量范围内的任意水温下的任意流量点的修正后的流量Q测为：Q测=K×Q原。

本发明在生产时最少只需要对三个基本流量点在某个水温下进行校准，就能保证全量程水温和全量程流量范围内流量误差的准确性，因而大大地提高了生产效率。