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多声路超声流量计积分方法及其准确度分析.pdf

上传人:weiwoduzun 文档编号:4043133 上传时间:2018-12-05 格式:PDF 页数:6 大小:346.42KB
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资源描述

1、31 6 2010 M6N NVChineseJournalofScientificInstrumentVol.31No.6Jun.2010l :2009-10 ReceivedDate:2009-10 “:SE8639(2008AA042207) “ 2 2 9sZE# s胡鹤鸣,王 池, 孟 涛(S9 S 100013)K 1: 2 9 T 9, 2 2 91 ? , “d1il。s 2 9 , 2Gauss 2 Z,w 1 2 “ 。GausssZ i, L= 2 EM T Vr。GausssZ ( ide F (,7 4 Ws 2 “ , s A F (,O 2 ,s 。1oM: 2

2、9; ; s;ms |:TK313 DS M :A SES Ss :470.2010Integrationmethodofmulti-chordultrasonicflowmeteranditsaccuracyanalysisHuHeming, WangChi, MengTao(NationalInstituteofMetrology, Beijing100013, China)Abstract:Ultrasonicflowmeterisavelocity-typeflowmeter.Themathematicmodelitadoptsisveryimportanttoitsmeasureme

3、ntaccuracy.Integrationtheoryoftheflowmeterisintroducedinthispaper;twosensorarangementschemesareanalyzedandthepairingsensorpositionsandtheirweightcoeficientsarecalculated.Thecauseoftheintegrationerroristhattheactualdistributionofthemeasuredvelocitycannotbeexpressedbyalgebraicpolynomialswithcorrespond

4、ingorder.Gaussintegrationschemedoesnotjustsimplyuseareaweightingaverageastheaverageflowrate, butincreasestheweightsofthemiddleacousticlines.Itsintegrationaccuracyisobviouslybeterthantheareaweightingmethod;andthemorethenumberofacousticlinesis, thebetertheaccuracyis.Keywords:ultrasonicflowmeter;mathem

5、aticmodel;Gaussintegration;truncationerror1 “ ? oC,B 1“S9 3v S ?Z, , w g、 2 。t “cBt g v5, _F5,? 9E a。 M 7? 2 2 9, z % v g / 45, 9/ s5 gK, 2 Va s,# 2 9Xv g KD/ 41。 2 9 T 9,YV 2o8 I .l HW 9 2 L ( ,iYV H 2 F (9 ( 。 2 91 ?K ( , “d1il。A , 2 , s , 2 9Fvv9F 9, 4 2 、 “ Es1。 2 9 VV4 HW#+ 6 : 2 2 9sZE# s1219

6、4 9 +Y “0/ #|) / f ?Z, 2 2-3,sv4 。4 2 、8 2 2 9,s 9 1 ; 2 f ,s9 9 1Yy 。 P 9 -5 1 p, s9G i;7 KE H,s i。2 s 2 9 2o 8.l HWis+, B ? ( m1 U), 2o I .l HWtd,i、tu,i,M 2 (_ 4(e 2 ):vi= Li2cos i1tu,i-1td,i (1)T:Li 2 , i 2 。 2 9, ( 2 i+1“, s s Y。 4 9 , H 2 , 2 VV M H = ( , m2 U,iG H “ i,F pZE9 ,Q=RNi=1i vili (2)

7、T:R5, li=Lisin i。m1 2 Fig.1 MeasurementoflineaveragevelocityT(2)F p9 ZE L= s ,YVK 2 “9 l(z) v(z), / uW-R,R s:Q=R-Rl(z) v(z)dz=R1-1l(tR) v(tR)dtRNi=1il(tiR) v(tiR) (3)m2 UimFig.2 SketchoftheflowintegrationT:z=tR 2 , tM 2 , l(z) 2 z。 T(3)| sM -1, 1 uW ,ZL H9 。 2 zl(z)=2 R2 -z2 =2R 1 -t2 ,5 :Q=2R21-1(t

8、) v(tR)dt2R2Ni=1i v(tiR)(ti)(4)T:(t)= 1 -t2 。M0 T、 Ts1 p“% . 7,GaussZE5 “B、14K/sKBZE5 。5 2 9BGauss-JaccobisE 2 KtiM “ i,IEC416#PTC187?X 2 N H 2 “ ,BGN#“ 2hi9 。3 2 “ w 3.1 Gauss-JaccobiZ Gausss ,M 2 ti (t) TPN(t)。 5, T(4) V A f (t)= 1 -t2 ,zJaccobi T f (1+t)(1 -t)+ yf , = =0.5,#Jaccobi T V T(5)w8:Pj+

9、1 =Pj(2j+2+1)x-Pj-1(j+)(j+1)(j+1)(j+2+1) (5) SP-1 =0,P0 =1。B V9 PNNti,M 2 。7 5 , f(t)=1,5Legendre T5。N5RGaus-JaccobiZ、Z5RGauss-LegendreZ 。1220 N N V 3 1 “ i VYV/ s:i= 1(ti)1-1(t)Nk=0,kit-tkti-tkdt (6)Gammaf (x)=0e-ttx-1dt, T(6) V 9 T:i= 1(ti)2(+N)(+N)22+1(N+1)(2+N+1)PN-1(ti)PN(ti) (7)T:PN-1(ti)N-1Ja

10、ccobi T, PN(ti)NJaccobi T 。i , “ Gauss-Jaccobis “ Y, L= 2 z V ? s In,|(ti)V “ 1“ ,7s H L(ti)=Lisin i/2 9 , T(4) U。V1 4 2 #9 2 HM 2 tiM “ i。Gaus-JaccobiZ=0.5,V wM 2 “ e9 T9 :ti=cosiN+1, i=1, 2,Ni= 1(ti)N+1sin2 iN+1 (8)T:N 2 。3.2 OWICSZ 2 s v(z) VM TVr f ,Gaus-JaccobiZi; L= 2 s X TVr TWi vs,+Y E8C5C)

11、,B +, sT ,7 2 , 9 t 。I n s?Z5 L= 2 s (1-t2)1/10 s, V| V 2 v(z)4 | , P v(z)1,V7 v(z) T Vr。B| f (t)=1-t2:v(z)(t)= v(z)(1 -t2)1/10(t)=v(z)(1-t2)0.6 = v(z)(t) (9)v f (t)=(1 -t2)0.6 ,= =0.6, V9 2 N HM 2 ti “ i, 4 2 #9 2 TnV1。 EKD (OWICS)Z, L=9 TGausssZ10。3.3 “ (Z1 GausssZ s $, 2Hq/, 2 H M1,id11“。9 M 2 ti

12、,9 2 H ,sW09 :Si=12(xi+xi+1)zi+iR-siniR2 (10)T:i= arcsinti-arcsinti+1 , xixi+1 2 H / ?,?z (sM # 2 W ,?xi V H M7 p。 2 H = ( ,5 2 H Si VT ( 9 H “ , - GausssZ1, “ ) , s,i=Si/(ti)。1GausssZ (Z “ ?C, Y, V1 U。GausssZide F p, “ F (M1,W 2 v7H 2 l, Gausss W 2 ( D, V ?9GausssZ 2 s a1 (Zy 。V1 s# p“ Table1 Theab

13、scissasandweightsoftheflowintegrationNGauss-JaccobiZOWICSZM 2 ti “ i i-s,iS,i(%)M 2 ti “ i i-s,iS,i(%)40.309 016 994 0.597 566 433 12.20 0.303 783 158 0.58 822 759 11.810.809 016 994 0.369 316 366 -22.16 0.799 639 363 0.371 884 135 -21.410.000 000 000 0.314 159 265 3.33 0.000 000 000 0.311 215 811 3

14、.270.309 016 994 0.298 783 216 2.97 0.306 221 533 0.296 281 302 2.929 0.587 785 252 0.254 160 185 1.55 0.583 053 275 0.252 910 792 1.560.809 016 994 0.184 658 183 -2.80 0.803 925 148 0.185 264 674 -2.540.951 056 516 0.097 080 552 -30.66 0.947 630 511 0.099 815 408 -29.646 : 2 2 9sZE# s1221 4 s s4.1

15、2 Hs 2 9 K 2 s f ,A7n 2 , s 。 5 ,5 s?Z sY V s , n v MY1“,/ n=9 Hv=(1-r)1/9 (0r1) (11) ssE=Q-QiQi100% (12)Yy 。 T, QZ H sT,Qi s T。m3 3Z 2 Hs。V A,Gauss-JaccobiZs (v , O “ 2 N9F,s hl,N=6sX0.05%/, O?9F 2 vM, e ,V 2 4 9 ilv。 F (Z,s9 “ 2 N9F7hl,hl . ,36 2 H 0.05%Ps。 1 V?C,GausssZ11 (Z 。KD Z,s , /,“ 2 9F,Sv

16、hl。 2 N=2 9,OWICSZs1Gaus-JaccobiZ1 l, - L; 2 v H,OWICSZ X1 。m3 5 Hq/sFig.3 Integrationerrorinthedevelopedpipeflowcondition B)3sZs, T11 :u(r,)=(1-r)1/n+mr(1-r)1/kf() (13)sBs。 T, n、k、m、f()V , 0,2 =。m4 3Zs9 T, T(13) BF /s (,7 L5V U Svl。 ? p5 f , GausssrT11 F (z, -s ? “ 2 9F l ,7 Oo91 2 F (Zl。 6B ,OWICS

17、Z 18C 2 H, 2 sK,OWICSZD。m4 Hq/sFig.4 Integrationerrorinthedisturbedflowcondition4.2 s Gauss sV 2N-1 , L= 2 s V2N-1Q TVr,5 V ,。 L= 2 s wL sHHqY,/ E2N-1Q T Vr, 9 sV| B, vl L= 2 s wL1“,B ,sv。 T(11) s , s 。 s15 VYV sQ=2.678 620。m5 2 wL f s, s+,Wu ,H , Gaus-Jac-cobiZ |N=5“, sTQ=2.681 950,M0.12%。m5 6 VF“

18、TB(Q v9, 3H H , ), BF wLs , 2 ssTQ=2.681 950, sT M,9 Gauss 2N-1222 N N V 3 1 1 。 Y L BC L= 2 wLz T f ,#sV9 is。m5 2 s UimFig.5 SketchofdistributionofthelineaveragevelocityGauss-JaccobisEOWICSsE (y 2 s V T VrL !$ ,s 2 s a T Vr12, s f ,A.Nichtaw-itz13 PCHIP T(s8: + T) Vr s1 a,HC f /, 4 2 PCHIPsE9 2 Gau

19、s-JaccobisEv Ms。 6914-15 9C d、 V,7 2i * ) , w2 9 。5 s 2 9 s ,i s ,w 2 9 2 Z(Gaus-JaccobiZ#OWICSZ) 2 “ 。YV1GausssZE F (ZE 2 M H “ Y,?CGaussZEF jWs 2 ( D, V ? 1y。 6s GausssZ 3y,i1 2 sY。s L= 2 E T Vr; 2 ,s ,V 2 4 9 il9v。 ID 1 .v 2 2 9C. S “, 2006:158-166.HUODZH.Largeflow-ratemeasurementandmulti-chordsu

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