本發(fā)明專利技術(shù)屬于能量計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超聲波熱能計(jì)量精度修正方法，主要工藝步驟包括先對(duì)超聲波熱能計(jì)量裝置進(jìn)行硬件裝配，選用常規(guī)的TG840主控芯片和TDC-GP22時(shí)間芯片，在芯片中編入常規(guī)的超聲波熱能計(jì)量裝置靜態(tài)零點(diǎn)時(shí)差歸零的算法程序，再在主控和時(shí)間芯片中編入常規(guī)的由峰峰值和最小取值法獲得時(shí)間差的程序，利用計(jì)量裝置已具有的自愈性修正功能實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波熱能計(jì)量裝置進(jìn)行非線性修正；有效消除電子電路物理不對(duì)稱、時(shí)間漂移、管道氣泡和現(xiàn)場(chǎng)噪聲等因素對(duì)計(jì)量精度的影響，使計(jì)量裝置整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、時(shí)間測(cè)量精度高。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
： 本專利技術(shù)屬于熱能計(jì)量
，涉及一種超聲波熱能計(jì)量的自愈式精度修正方 法，特別是一種用來(lái)提高測(cè)量精度、穩(wěn)定性和可靠性的修正技術(shù)。
技術(shù)介紹
： 目前，集中供熱和熱量的分戶計(jì)量作為節(jié)能減排和改善人民生活質(zhì)量的重要社會(huì) 事業(yè)早已成為供熱界的共識(shí)，并逐步提上各級(jí)政府的議事日程；國(guó)家從2001年開(kāi)始，即從 熱力體制改革和供熱計(jì)量入手，出臺(tái)了若干文件和政策規(guī)定，積極推廣熱量分戶計(jì)量體制， 特別是近兩年來(lái)，國(guó)家對(duì)推廣先進(jìn)的熱計(jì)量方法的工作越來(lái)越重視，要求越來(lái)越規(guī)范；新建 住宅分戶安裝熱能計(jì)量裝置已成為工程驗(yàn)收必要條件；在現(xiàn)有技術(shù)中，超聲波熱能計(jì)量裝 置是主要用于供熱計(jì)量的專用儀表，2000年以后由歐洲引入國(guó)內(nèi)，限于當(dāng)時(shí)的芯片水平和 國(guó)內(nèi)仿制廠家的技術(shù)水平，所生產(chǎn)的熱能表在計(jì)量準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和工況使用方面都出現(xiàn) 很多問(wèn)題，不能真正滿足國(guó)內(nèi)的分戶計(jì)量要求，很多城市經(jīng)過(guò)近兩年的安裝試點(diǎn)，紛紛決定 不再采用國(guó)內(nèi)表，原因在于經(jīng)過(guò)1-2個(gè)采暖季后，超聲波熱能計(jì)量裝置會(huì)出現(xiàn)精度超差，甚 至無(wú)法正常工作；長(zhǎng)期以來(lái)，超聲波熱能計(jì)量裝置的精度穩(wěn)定性問(wèn)題，一直是困擾業(yè)界專家 的首要難題，國(guó)內(nèi)外技術(shù)專家和學(xué)者，試圖通過(guò)加強(qiáng)電子元器件電學(xué)檢驗(yàn)、高低溫老化和換 能器配對(duì)等形式提高測(cè)量精度和穩(wěn)定性，但無(wú)法從根本上消除時(shí)間漂移的影響，而且出產(chǎn) 的產(chǎn)品雖然出廠時(shí)合格，但在工作狀況下精度逐漸超差；由于超聲波熱能計(jì)量裝置的精度 測(cè)量非單一物理量的測(cè)量，影響精度的因素復(fù)雜，相互交叉影響；因此，分析各種因素建立 正確的物理模型、選擇合理的電路設(shè)計(jì)和芯片應(yīng)用是基礎(chǔ)環(huán)節(jié)；對(duì)采樣方法的分析和正確 選擇、數(shù)據(jù)的采集處理及修正方法等，建立可靠準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型是解決誤差的最終手段；因 此，尋求設(shè)計(jì)一種對(duì)超聲波熱能計(jì)量裝置的測(cè)量精度進(jìn)行自愈式修正的技術(shù)方法，從根本 上解決計(jì)量精度超差的問(wèn)題，以提尚超聲波熱能計(jì)量的精度、穩(wěn)定性和可靠性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
： 本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際需求，提出設(shè)計(jì)一種超聲 波熱能計(jì)量的自愈式精度修正方法，以解決現(xiàn)有超聲波熱能計(jì)量裝置由于電子電路物理 不對(duì)稱、時(shí)間漂移、管道氣泡和現(xiàn)場(chǎng)噪聲等原因造成測(cè)量誤差較大，嚴(yán)重影響測(cè)量精度的問(wèn) 題，減少外圍電路，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，降低整機(jī)的功耗，保證測(cè)量精度。 為了實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)涉及的超聲波熱能計(jì)量的自愈式精度修正方法， 其主要工藝步驟包括： (1)先對(duì)超聲波熱能計(jì)量裝置進(jìn)行硬件裝配，選用常規(guī)的TG840主控芯片和 TDC-GP22時(shí)間芯片，TG840主控芯片以Cortex-M3為內(nèi)核，具有運(yùn)算處理功能，使整個(gè)計(jì)量 裝置的性能得到提升，TDC-GP22時(shí)間芯片具有雙精度模式45ps或四精度模式22ps功能， 實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間測(cè)量，為后續(xù)的精度測(cè)量提供硬件基礎(chǔ)； (2)再對(duì)芯片進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和裝載，在芯片中編入常規(guī)的超聲波熱能計(jì)量裝置靜 態(tài)零點(diǎn)時(shí)差歸零的算法程序，能夠用某一時(shí)間段的測(cè)量結(jié)果代替整個(gè)的時(shí)間段，消除靜態(tài) 零占 . (3)再在主控和時(shí)間芯片中編入常規(guī)的由峰峰值和最小取值法獲得時(shí)間差的程 序，消除氣泡和噪聲的信號(hào)干擾；實(shí)現(xiàn)在一秒鐘內(nèi)采集10次時(shí)間，正反向分別從小到大排 序取前5個(gè)小數(shù)，反向前五個(gè)數(shù)減正向前5個(gè)數(shù)； (4)在完成步驟（1) (2) (3)的熱能計(jì)量裝置硬軟件配置的基礎(chǔ)上，利用計(jì)量裝置 已具有的自愈性修正功能實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波熱能計(jì)量裝置進(jìn)行非線性修正，具體過(guò)程為：將流 量公式用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)法來(lái)擬合時(shí)間差A(yù)T與流量Q的非線性曲線，根據(jù)泰勒級(jí)數(shù)定義將 瞬時(shí)流量Q展開(kāi)得： 其中k為小于等于1的正整數(shù)，η為正整數(shù)，X。為參數(shù)點(diǎn)；a、b、c分別為泰勒數(shù)展 開(kāi)式的系數(shù)；再根據(jù)非線性曲線的變化趨勢(shì)以及實(shí)際計(jì)算，采用三階泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式得到 精確解，選擇七個(gè)標(biāo)定點(diǎn)計(jì)算泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式的系數(shù)a、b、c、d ;標(biāo)定時(shí)，先將超聲波熱能計(jì) 量裝置安裝在檢測(cè)裝置上，檢測(cè)標(biāo)定流量點(diǎn)的時(shí)間值，運(yùn)行一段時(shí)間，得到該流量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 時(shí)間值A(chǔ) Ti和瞬時(shí)流量Qi，依次測(cè)量其余標(biāo)定流量點(diǎn)，得到七組Δ T和Q值，分別代入以下 四元一次方程組求解，得到對(duì)應(yīng)的a，b，c，d系數(shù)； 再將a、b、c、d分別代入瞬時(shí)流量Q的三階泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式，完成對(duì)瞬時(shí)流量的非 線性修正，實(shí)現(xiàn)熱能計(jì)量自愈式修正功能。 本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用零點(diǎn)和最小取值法有效消除熱能計(jì)量裝置的電子電 路物理不對(duì)稱、時(shí)間漂移、管道氣泡和現(xiàn)場(chǎng)噪聲等因素對(duì)計(jì)量精度的影響；采用泰勒技術(shù)擬 合僅需標(biāo)定七個(gè)流量點(diǎn)，與現(xiàn)有技術(shù)需要標(biāo)定上百個(gè)流量點(diǎn)相比，提高了熱能計(jì)量裝置的 生產(chǎn)效率，且精度更高；融入本專利技術(shù)方法制造的整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原理可靠，測(cè)量精度高、工藝 簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，使用安全可靠，環(huán)境友好。【具體實(shí)施方式】： 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例1 : 本實(shí)施例涉及的超聲波熱能計(jì)量自愈式精度修正方法在超聲波熱能計(jì)量裝置中 實(shí)現(xiàn)，其具體工藝步驟包括： (1)先對(duì)超聲波熱能計(jì)量裝置進(jìn)行硬件裝配，選用常規(guī)的TG840主控芯片和 TDC-GP22時(shí)間芯片，TG840主控芯片以Cortex-M3為內(nèi)核，具有運(yùn)算處理功能，使整個(gè)計(jì)量 裝置的性能得到提升，TDC-GP22時(shí)間芯片具有雙精度模式45ps或四精度模式22ps功能， 實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間測(cè)量，為后續(xù)的精度測(cè)量提供硬件基礎(chǔ)； (2)再對(duì)芯片進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和裝載，在芯片中編入常規(guī)的超聲波熱能計(jì)量裝置靜 態(tài)零點(diǎn)時(shí)差歸零的算法程序，能夠用某一時(shí)間段的測(cè)量結(jié)果代替整個(gè)的時(shí)間段，消除靜態(tài) 零占 . (3)再在主控和時(shí)間芯片中編入常規(guī)的由峰峰值和最小取值法獲得時(shí)間差的程 序，消除氣泡和噪聲的信號(hào)干擾；實(shí)現(xiàn)在一秒鐘內(nèi)采集10次時(shí)間，正反向分別從小到大排 序取前5個(gè)小數(shù)當(dāng)前第1頁(yè)1 2 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種超聲波熱能計(jì)量裝置的自愈式精度修正方法，其特征在于其主要工藝步驟包括：(1)先對(duì)超聲波熱能計(jì)量裝置進(jìn)行硬件裝配，選用常規(guī)的TG840主控芯片和TDC?GP22時(shí)間芯片，TG840主控芯片以Cortex?M3為內(nèi)核，具有運(yùn)算處理功能，使整個(gè)計(jì)量裝置的性能得到提升，TDC?GP22時(shí)間芯片具有雙精度模式45ps或四精度模式22ps功能，實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間測(cè)量，為后續(xù)的精度測(cè)量提供硬件基礎(chǔ)；(2)再對(duì)芯片進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和裝載，在芯片中編入常規(guī)的超聲波熱能計(jì)量裝置靜態(tài)零點(diǎn)時(shí)差歸零的算法程序，能夠用某一時(shí)間段的測(cè)量結(jié)果代替整個(gè)的時(shí)間段，消除靜態(tài)零點(diǎn)；(3)再在主控和時(shí)間芯片中編入常規(guī)的由峰峰值和最小取值法獲得時(shí)間差的程序，消除氣泡和噪聲的信號(hào)干擾；實(shí)現(xiàn)在一秒鐘內(nèi)采集10次時(shí)間，正反向分別從小到大排序取前5個(gè)小數(shù)，反向前五個(gè)數(shù)減正向前5個(gè)數(shù)；(4)在完成步驟(1)(2)(3)的熱能計(jì)量裝置硬軟件配置的基礎(chǔ)上，利用計(jì)量裝置已具有的自愈性修正功能實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波熱能計(jì)量裝置進(jìn)行非線性修正，具體原理過(guò)程為：將流量公式用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)法來(lái)擬合時(shí)間差ΔT與流量Q的非線性曲線，根據(jù)泰勒級(jí)數(shù)定義將瞬時(shí)流量Q展開(kāi)得：Q=Σk=1nf(k)(x0)k!(ΔT-x0)k=a+bΔT+c(ΔT)2+d(ΔT)3+......]]>其中k為小于等于1的正整數(shù)，n為正整數(shù)，x0為參數(shù)點(diǎn)；a、b、c分別為泰勒數(shù)展開(kāi)式的系數(shù)；再根據(jù)非線性曲線的變化趨勢(shì)以及實(shí)際計(jì)算，采用三階泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式得到精確解，選擇七個(gè)標(biāo)定點(diǎn)計(jì)算泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式的系數(shù)a、b、c、d；標(biāo)定時(shí)，先將超聲波熱能計(jì)量裝置安裝在檢測(cè)裝置上，檢測(cè)標(biāo)定流量點(diǎn)的時(shí)間值，運(yùn)行一段時(shí)間，得到該流量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間值ΔTi和瞬時(shí)流量Qi，依次測(cè)量其余標(biāo)定流量點(diǎn)，得到七組ΔT和Q值，分別代入以下四元一次方程組求解，得到對(duì)應(yīng)的a，b，c，d系數(shù)；a+bΔT1+cΔT12+dΔT13=Q1a+bΔT2+cΔT22+dΔT23=Q2a+bΔT3+cΔT32+dΔT33=Q3a+bΔT4+cΔT42+dΔT43=Q4]]>再將a、b、c、d分別代入瞬時(shí)流量Q的三階泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式，完成對(duì)瞬時(shí)流量的非線性修正，實(shí)現(xiàn)熱能計(jì)量自愈式修正功能。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉寶軍，劉天昊，張里勇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：劉寶軍，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東;37
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