一種用超聲波進行輕質油品質量流量測量的方法
【專利摘要】本發明公開了一種用超聲波進行輕質油品質量流量測量的方法，涉及輕質油品質量流量測量【技術領域】。本發明利用實驗數據歸納出輕質油品密度、聲速和溫度的關系，通過超聲波速度和溫度的測量可以直接得到管道內流動輕質油品的密度。在密度測量的基礎上，利用時差法測量出體積流量，從而計算得出輕質油品質量流量。優點：提高測量量精度，其最大相對誤差不大于0.24％。
【專利說明】一種用超聲波進行輕質油品質量流量測量的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及輕質油品質量流量測量【技術領域】，具體是一種用超聲波進行輕質油品 質量流量測量的方法，主要用于輕質成品油的管道輸送、加注時的質量流量計量。
【背景技術】
[0002] 超聲波流量計是通過檢測流體流動時對超聲脈沖的作用，以測量流體流量的儀 表。超聲波流量計不用在流體中安裝測量元件，故不會改變流體的流動狀態，不產生附加阻 力，是一種理想的節能型流量測量方法。
[0003] 超聲波在流動的流體中傳播時載有流體流速的信息，因此通過接收到的超聲波就 可以檢測到流體的流速，從而換算成流量。超聲波流量計根據測量原理的不同大致可分為 傳播速度法（時差法，相位差法和頻差法），多普勒法、相關法和波速偏移法等。目前技術上 比較成熟，應用較多的是時差法和多普勒法。多普勒法超聲波流量計依靠管道中液體雜質 的反射來測量水的流速，因此適用于雜質含量較多的臟水和漿體，而且可以測量連續混入 氣泡的液體等。對于潔凈的輕質燃油比較適宜使用時差法超聲測量。
[0004] 在油料輸轉、加注中，需要進行質量計量，目前用超聲波流量計進行質量流量測量 采取的是溫度補償方法。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算 出質量流量。
[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時的標準密度（Kg/公升）
[0008] Y ' -油品密度修正系數（kg/公斤· °C )
[0009] t-油料實時溫度（°C )
[0010] 該方法需要輸入每批次油品的標準密度，并根據密度范圍查表求出油品密度修正 系數，給精確測量帶來不便。
【發明內容】
[0011] 為了克服上述現有技術的缺點，本發明提供一種用超聲波進行輕質油品質量流量 測量的方法，提高測量精度。
[0012] 本發明是以如下技術方案實現的：一種用超聲波進行輕質油品質量流量測量的方 法，在超聲波質量流量測量中，其流體質量流量9 111可由下式（1)得到：
[0013] qm = P qv = P Au (I);其中，qm為質量流量，qv為體積流量，P為油品密度，A 為超聲波測量管道截面積，u為流體界面平均流速；
[0014] 利用時差法進行流體的體積流量測量；利用輕質油品密度與超聲波波速的關系進 行被測介質密度測量；其特征在于：密度測量方法通過建立輕質油品密度和溫度、聲速之 間的模型計算得到，具體如下：
[0015] 在管道的一側設置換能器I，另一側設置換能器II，假設介質平均流速為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中的傳 播速度為c，換能器管路中心線方向距離為L，忽略測量電路處理時間，則有 ：
【權利要求】
1. 一種用超聲波進行輕質油品質量流量測量的方法，在超聲波質量流量測量中，其流 體質量流量9 111可由下式（1)得到： Qm = p Qv = p Au (1);其中，qm為質量流量，qv為體積流量，P為油品密度，A為超 聲波測量管道截面積，u為流體界面平均流速； 利用時差法進行流體的體積流量測量；利用輕質油品密度與超聲波波速的關系進行被 測介質密度測量；其特征在于：密度測量方法通過建立輕質油品密度和溫度、聲速之間的 模型計算得到，具體如下： 在管道的一側設置換能器I，另一側設置換能器II，假設介質平均流速為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中的傳播速度 為c，換能器管路中心線方向距離為L，忽略測量電路處理時間，則有 ： 4 ?i ⑵ ^ _ L csznS - m ⑶ 經推理，可得出： C =-{--1--1 (4) ZsmSxtiz t21J w 根據實驗數據，通過多層感知建立輕質油品密度、溫度和聲速之間的關系模型建立多 層感知模型，其中隱含層激活函數為雙Log-Sigmoid函數，輸出層函數為線性函數，根據 如圖3所示網絡模型可得出密度計算方法如式（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為油料實時溫度，P為油品密度，c為超聲波在靜止介質中的傳播速 度，ta，ca，hll，hl2為中間變量，e為自然對數函數的底數。
2. 根據權利要求1所述的一種用超聲波進行輕質油品質量流量測量的方法，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的傳播時間采用如下 測量電路；所述的測量電路包括微處理器，與微處理器連接的時間數字轉換器，分別與時間 數字轉換器連接的超聲波發射電路，超聲波接收電路和溫度測量電路和超聲波發射與接收 電路。
3. 根據權利要求2所述的一種用超聲波進行輕質油品質量流量測量的方法，其特征在 于：所述的時間數字轉換器采用TDC-GP21芯片，所述的超聲波發射電路采用壓電陶瓷超聲 波發射電路，所述的超聲波接收電路采用壓電陶瓷超聲波接收電路，所述的溫度測量電路 采用PT100溫度測量電路。
【文檔編號】G01F1/86GK104236653SQ201410482548
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月19日 優先權日:2014年9月19日
【發明者】張曉鐘, 孟凡芹, 宋生奎, 朱江, 耿光輝, 王杰輝 申請人:中國人民解放軍空軍勤務學院
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