專利名稱：一種高精度快速脈沖計量裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種脈沖計量裝置，尤其是涉及一種精度高、測量速度快的脈沖計量 裝置及其測量方法。
背景技術：
在流量計量中，很多被檢流量計是以脈沖位計量信號輸出的，為流量標準設備的 全自動數(shù)據(jù)采集帶來了很大的便捷，簡單而言，配置一個脈沖信號采集模塊，利用換向光電 信號采集一段時間內(nèi)的被檢表脈沖數(shù)，同時計量標準流量(例如標準量器、電子秤、標準表、 噴嘴、體積管等)，分別按A類或B類可以計算出被檢流量設備的脈沖系數(shù)或誤差。其中A 類計算常用于渦輪、渦街等流量計的脈沖系數(shù)的標定，而B類計算常用于檢定已知脈沖系 數(shù)的流量設備的誤差。在同一個時間范圍內(nèi)對兩個脈沖信號進行計量，一般一個脈沖的誤差是正常的， 在極端狀態(tài)下，可以有二個脈沖的誤差，按目前常用的0. 2級流量計計算，為了保證測量精 度，一次測量過程中所需要采集的脈沖數(shù)一般需要10000個以上，就是按精度比較低的水 表而言，在除了 0. 1流量點外，也要采集1000個脈沖，就算是0. 1也需要400個以上。大口 徑的流量計一般的儀表系數(shù)都比較大，我們可以增加標準容積，或者適當增加測量時間來 實現(xiàn)，按DN15水表計算，通過激光探頭可以把水表葉輪的脈沖數(shù)采集到系統(tǒng)中，一般水表 的最小指針每圈為1L，葉輪的轉(zhuǎn)速比大致為10，按每個葉輪6齒計算，要采集400個脈沖大 致需要用水量為
L=400/10/6=6. 6 升
按最小流量24L/h計算，需要17分鐘，顯然所需要的時間很長。如果采用IOL的標準 量器計量，所需要的時間更長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有的脈沖測量方法精度低、所用時間長的問題，提供了一種 精度高、快速的脈沖計量方法。本發(fā)明還提供了 一種能實現(xiàn)高精度、快速計量的脈沖計量裝置。本發(fā)明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的一種高精度快速脈 沖計量裝置，包括以脈沖為計量輸出的一個作為標準表的流量計和一個作為被檢表的流量 計，標準表上連接有脈沖計時計數(shù)單元一，被檢表上上連接有脈沖計時計數(shù)單元二，脈沖計 時計數(shù)單元一和脈沖計時計數(shù)單元二的輸入端連接到一個信號控制單元，脈沖計時計數(shù)單 元一和脈沖計時計數(shù)單元二的輸出端連接到一個微處理單元上。脈沖計時計數(shù)單元一和脈 沖計時計數(shù)單元二分別用于對標準表和被檢表在一個時間段內(nèi)的脈沖數(shù)，以及開始后第一 個脈沖上升沿到結(jié)束后第一個脈沖上升沿之間的時間進行記錄，信號控制單元用對脈沖計 時計數(shù)單元一和脈沖計時計數(shù)單元二發(fā)送開始和結(jié)束的信號，微處理單元對記錄的數(shù)據(jù)進 行處理。通過本脈沖計量裝置，能夠快速、準確地對被檢流量儀即被檢表進行計量，從而提
3高了工作效率，同時節(jié)約了能源。作為上述方案的一種優(yōu)選方案，所述標準表為電磁流量計。本脈沖計量裝置中 標準表采用電磁流量計，目前電磁流量計的輸出頻率一般均可以達到2KHz，有的可以達到 ΙΟΚΗζ，按量程比10計算，電磁流量表每秒最小也可以輸出200個頻率以上，所以對于標準 表來說，一分鐘可以輸出足夠多的脈沖數(shù)，可以把電磁流量計的脈沖當做標準脈沖看待，利 用標準表的脈沖和被檢表的脈沖對比，加上分別測量標準表和被檢表一個區(qū)間內(nèi)脈沖個數(shù) 和準確時間，可以在很短的時間內(nèi)得到較準確的計量結(jié)果，從而提高了工作效率，同時節(jié)約 了能源。本發(fā)明還提供了一種采用上述裝置，精度更高、速度更快的的脈沖計量方法，其包 括以下步驟
a.信號控制器發(fā)出開始信號后，脈沖計時計數(shù)單元一清零并開始等待標準表的脈沖信 號，在第一個脈沖到來時，以脈沖上升沿觸發(fā)脈沖計時計數(shù)單元一開始計數(shù)及記錄該脈沖 上升沿開始時間，同時脈沖計時計數(shù)單元二對被檢表進行同樣的處理，脈沖計時計數(shù)單元 二清零并開始等待被檢表的脈沖信號，在第一個脈沖到來時，以脈沖上升沿觸發(fā)脈沖計時 計數(shù)單元二開始計數(shù)及記錄該脈沖上升沿開始時間；
b.信號控制器發(fā)出結(jié)束信號后，脈沖計時計數(shù)單元一繼續(xù)等待至下一個脈沖到來，以 脈沖上升沿觸發(fā)脈沖計時計數(shù)單元一結(jié)束計數(shù)及記錄該脈沖上升沿時間，同時脈沖計時計 數(shù)單元二對被檢表進行同樣的處理，脈沖計時計數(shù)單元二繼續(xù)等待至下一個脈沖到來，以 脈沖上升沿觸發(fā)脈沖計時計數(shù)單元二結(jié)束計數(shù)及記錄該脈沖上升沿時間；
c.測量后得到在測量時段內(nèi)標準表的脈沖數(shù)、對應的標準表時間、被檢表的脈沖數(shù)和 對應的被檢表時間，然后脈沖計時計數(shù)單元一和脈沖計時計數(shù)單元二分別將這些數(shù)據(jù)傳送 到微處理器單元中處理，根據(jù)標準表時間、被檢表時間和被檢表脈沖數(shù)確定檢測時段內(nèi)精 確的被檢表的脈沖數(shù)；一般測出來的被檢表脈沖數(shù)為整數(shù)，而精確的被檢表的脈沖數(shù)相比 被檢表脈沖數(shù)更加精確，可以精確到小數(shù)點后幾位，這樣使得計量出來的被檢表脈沖系數(shù) 和誤差更加精確。另外，在一個時間段內(nèi)檢測出的脈沖數(shù)一般存在一個脈沖的誤差，極端情 況下有兩個脈沖的誤差，對于這種情況一般處理方式是使測量的時間增長，以減少誤差帶 來的影響，而采用上述的處理后，大大減少了測量時間，提高了工作效率。d.若被檢表為渦輪、渦街這類脈沖系數(shù)未知的流量計，計算出標準表容積，用精確 的被檢表的脈沖數(shù)代替被檢表脈沖數(shù)，然后將標準容積和精確的被檢表脈沖數(shù)進行相除處 理得到被檢表的脈沖系數(shù)；標準表的容積為已知的，其可以由標準表脈沖數(shù)與標準表脈沖 系數(shù)相除得出。f.若被檢表為已知脈沖系數(shù)的電磁流量計，用精確的被檢表脈沖數(shù)與被檢表脈 沖系數(shù)進行相除處理，得到被檢表容積，然后根據(jù)被檢表容積、標準表容積得出被檢表誤差 值。該精確的被檢表脈沖數(shù)相比以往使用的被檢表脈沖數(shù)更加精確，使得計數(shù)出的脈沖系 數(shù)也更加精確。作為上述方案的一種優(yōu)選方案，所述的標準表時間為標準表上開始信號后第一個 脈沖上沿到結(jié)束信號后第一個脈沖上沿之間的時間，被檢表時間為被檢表上開始信號后第 一個脈沖上沿到結(jié)束信號后第一個脈沖上沿之間的時間。作為上述方案的一種優(yōu)選方案，所述檢測時段內(nèi)精確的被檢表的脈沖數(shù)是由標準表時間與被檢表時間相除處理后再與被檢表脈沖數(shù)相乘處理而得出。通過該方法處理的被 檢表的脈沖數(shù)可以精確到小數(shù)點后，用其來計算被檢表脈沖系數(shù)或誤差更加精確，則就不 需要采集更多的脈沖數(shù)以減小相對誤差，大大縮短了測量時間。作為上述方案的一種優(yōu)選方案，所述誤差值是由被檢表體積與標準表體積想減處 理后與標準表容積相除處理，再乘上百分比后得出。因此，本發(fā)明優(yōu)點是通過測量一段時間內(nèi)標準表脈沖與被檢表脈沖的精確時間， 修正被檢表脈沖數(shù)，達到快速準確地對以脈沖信號輸出的被檢流量儀表進行計量，從而提 高了工作效率，還節(jié)約了能源。


附圖1是本發(fā)明脈沖計量裝置的一種結(jié)構(gòu)框示附圖2是本發(fā)明脈沖計量裝置在一個時間段內(nèi)采樣的示意附圖3是采用本發(fā)明的脈沖計量方法對一個電磁流量計進行計量得出的數(shù)據(jù)圖。
具體實施例方式下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。實施例
本實施例一種高精度快速脈沖計量裝置，如圖1所示，包括一個發(fā)生開始和結(jié)束信號 的信號控制單元1，該信號控制單元輸出端上設有兩條線路，分別連接到計時計數(shù)單元一 4 和計時計數(shù)單元二 5上，計時計數(shù)單元一與一個標準表2相連，用于記錄時間和該時間內(nèi)標 準表脈沖數(shù)，該標準表采用電磁流量計。計時計數(shù)單元二與被檢表3相連，該被檢表就是需 要檢測出其脈沖系數(shù)或誤差的計量表。計時計數(shù)單元一和計時計數(shù)單元二的輸出端分別連 接到一個微處理單元6上。使用上述高精度快速脈沖計量裝置的脈沖計量方法，如圖2所示，圖2中上面的脈 沖為標準表的脈沖信號，下面為被檢表的脈沖信號，開始檢測后，信號控制單元發(fā)送開始信 號到計時計數(shù)單元一和計時計數(shù)單元二上，計時計數(shù)單元一和計時計數(shù)單元二清零然后等 待脈沖信號，在收到開始信號后遇到第一個脈沖信號上升沿的時候，計時計數(shù)單元一和計 時計數(shù)單元二分別開始計時和計數(shù)，如圖2中所示，標準表的輸出頻率較高，在同一時間段 內(nèi)，標準表輸出的脈沖數(shù)比被檢表多，計時計數(shù)單元一遇到的第一個脈沖信號上升沿早一 點。測量要結(jié)束時，信號控制單元給計時計數(shù)單元一和計時計數(shù)單元二發(fā)送一個結(jié)束信號， 計時計數(shù)單元一和計時計數(shù)單元二在收到結(jié)束信號后繼續(xù)等待脈沖信號，當遇到第一個脈 沖信號的上升沿時，計時計數(shù)單元一和計時計數(shù)單元二分別停止計數(shù)和計時，得到標準表 和被檢表的脈沖數(shù)Pl和P2，及脈沖之間的時間Tl和T2。計時計數(shù)單元一和計時計數(shù)單元 二分別將檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)送到微處理單元中處理，用Tl代替測量開始和結(jié)束之間的時間 段，已知標準表的儀表系數(shù)為K1，則可以得出精確的被檢表的脈沖數(shù)P=P2*T1/T2，然后按 被檢表的類型計算出其脈沖系數(shù)或誤差，若被檢表為渦輪、渦街等脈沖系數(shù)Κ2不知道的流 量計，則其脈沖系數(shù)K2=V1/P2，其中Vl為標準表容量，該標準表容量V1=P1/K1。若被檢表 為脈沖系數(shù)K2已知的計量設備時，可以得出被檢表容量V2=P2/K2，另外Vl為已知，就可以 得出誤差 E= (V2-V1)/V1*100%。
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如圖3所示，為采用本實施例的脈沖計量方法得出的數(shù)據(jù)。為了達到設計的目的， 這里采用了比較極端的水表作為被檢表，由于水表在最小流量的狀態(tài)下輸出的脈沖頻率極 低，一般為0. 4Hz，甚至更低。標準表選用DN3電磁流量計，其量程范圍為0-120L/h，脈沖輸 出頻率5KHz，測試被檢表在24L/h的流量下0. 5分鐘內(nèi)的誤差。預先用傳統(tǒng)方法(稱重法， 用水量10L)測得被檢表最小流量下誤差為-2. 58%，歷時25分鐘左右。而采用本實施例的 方法，聯(lián)系三次測得數(shù)據(jù)如圖3所示，可以看出，在30秒時間內(nèi)就可以準確測出被檢表的誤 差，標準表在此環(huán)境下已經(jīng)輸出足夠多(超過30000個)的脈沖信號，所以，通過提高標準信 號的頻率，完全可以在10秒甚至更短的時間內(nèi)完成精確測量。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術領 域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替 代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了標準表、被檢表、信號控制單元、微控制單元等術語，但并 不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本 質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
權(quán)利要求
一種高精度快速脈沖計量裝置，其特征在于包括以脈沖為計量輸出的一個作為標準表(2)的流量計和一個作為被檢表(3)的流量計，標準表上連接有脈沖計時計數(shù)單元一，被檢表上(3)上連接有脈沖計時計數(shù)單元二(5)，脈沖計時計數(shù)單元一和脈沖計時計數(shù)單元二的輸入端連接到一個信號控制單元(1)，脈沖計時計數(shù)單元一和脈沖計時計數(shù)單元二的輸出端連接到一個微處理單元(6)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度快速脈沖測量裝置，其特征是所述標準表(2)為 電磁流量計。
3.一種使用如權(quán)力要求1或2所述的高精度快速脈沖計量裝置的高精度快速脈沖計 量方法其特征是包括如下步驟a.所述的信號控制單元發(fā)出開始信號后，所述的脈沖計時計數(shù)單元一清零并開始等待 所述的標準表的脈沖信號，在第一個脈沖到來時，以脈沖上升沿觸發(fā)脈沖計時計數(shù)單元一 開始計數(shù)及記錄該脈沖上升沿開始時間，同時所述的脈沖計時計數(shù)單元二對所述的被檢表 進行同樣的處理，脈沖計時計數(shù)單元二清零并開始等待被檢表的脈沖信號，在第一個脈沖 到來時，以脈沖上升沿觸發(fā)脈沖計時計數(shù)單元二開始計數(shù)及記錄該脈沖上升沿開始時間；b.信號控制單元發(fā)出結(jié)束信號后，脈沖計時計數(shù)單元一繼續(xù)等待至下一個脈沖到來， 以脈沖上升沿觸發(fā)脈沖計時計數(shù)單元一結(jié)束計數(shù)及記錄該脈沖上升沿時間，同時脈沖計時 計數(shù)單元二對被檢表進行同樣的處理，脈沖計時計數(shù)單元二繼續(xù)等待至下一個脈沖到來， 以脈沖上升沿觸發(fā)脈沖計時計數(shù)單元二結(jié)束計數(shù)及記錄該脈沖上升沿時間；c.測量后得到在測量時段內(nèi)標準表的脈沖數(shù)、對應的標準表時間、被檢表的脈沖數(shù)和 對應的被檢表時間，然后脈沖計時計數(shù)單元一和脈沖計時計數(shù)單元二分別將這些數(shù)據(jù)傳送 到所述的微處理器單元中處理，根據(jù)標準表時間、被檢表時間和被檢表脈沖數(shù)確定檢測時 段內(nèi)精確的被檢表的脈沖數(shù)；d.若被檢表為渦輪、渦街這類脈沖系數(shù)未知的流量計，計算出標準表容積，用精確的被 檢表的脈沖數(shù)代替被檢表脈沖數(shù)，然后將標準容積和精確的被檢表脈沖數(shù)進行相除處理得 到被檢表的脈沖系數(shù)；f.若被檢表為已知脈沖系數(shù)的電磁流量計，用精確的被檢表脈沖數(shù)與被檢表脈沖系數(shù) 進行相除處理，得到被檢表容積，然后根據(jù)被檢表容積、標準表容積得出被檢表誤差值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高精度快速脈沖計量方法，其特征是所述的標準表時 間為標準表上開始信號后第一個脈沖上沿到結(jié)束信號后第一個脈沖上沿之間的時間，被檢 表時間為被檢表上開始信號后第一個脈沖上沿到結(jié)束信號后第一個脈沖上沿之間的時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種高精度快速脈沖計量方法，其特征是所述檢測時段 內(nèi)精確的被檢表的脈沖數(shù)是由標準表時間與被檢表時間相除處理后再與被檢表脈沖數(shù)相 乘處理而得出。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高精度快速脈沖計量方法，其特征是所述誤差值是由 被檢表體積與標準表體積相減后與標準表容積相除，再乘上百分比后得出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高精度快速脈沖計量裝置及其方法。解決現(xiàn)有的脈沖測量方法精度低、所用時間長的問題。脈沖計量裝置包括標準表和被檢表，標準表上連接有脈沖計時計數(shù)單元一，被檢表上連接有脈沖計時計數(shù)單元二，脈沖計時計數(shù)單元一和脈沖計時計數(shù)單元二的輸入端連接到一個信號控制單元，脈沖計時計數(shù)單元一和脈沖計時計數(shù)單元二的輸出端連接到一個微處理單元上。利用標準表的脈沖和被檢表的脈沖對比，加上分別測量標準表和被檢表一個區(qū)間內(nèi)脈沖個數(shù)和準確時間，修正被檢表脈沖數(shù)，達到快速準確地對以脈沖信號輸出的被檢流量儀表進行計量，從而提高了工作效率，還節(jié)約了能源。
文檔編號G01F1/58GK101893464SQ20101020713
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者宋宏良, 張?zhí)┴S, 張祖明, 徐德芬, 戴繼烈 申請人:寧波明泰流量設備有限公司;寧波順巽測控技術有限公司