本发明属于流量校准，尤其涉及一种基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法及系统。
背景技术：
1、在工业和实验室等领域中，准确测量气体流量对于确保系统运行稳定和实验数据可靠性至关重要。传统的气体流量计校准方法存在着精度不高、复杂度大的问题，因此需要一种更精准、高效的校准方法。
2、近年来，基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法逐渐受到关注。这种方法利用负压音速喷嘴平台的优势，结合超声波技术，实现了对气体流量计进行精准校准的新途径。负压音速喷嘴平台具有气流速度范围广、流量稳定等特点，能够提供多组不同流速的气流，为校准提供了必要条件。
3、但是在负压音速条件下，气流流场具有复杂的非定常性和非线性特征，导致气流速度、密度和压力等参数的快速变化，容易产生湍流现象，增加了流量测量的难度和不确定性，对于传感器的适配性提出很高要求，流量数据处理也变得更为复杂。
4、因此，负压音速条件下的流量校准技术仍然面临一些挑战和限制，需要针对特定条件下的要求进行改进和优化，以实现在负压音速环境下的准确流量校准。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法及系统，主要用于解决现有技术中超声波气体流量计无法很好适应负压音速条件下的流量校准等问题。
2、为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
3、第一方面，本发明提供一种基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法，包括：
4、将一同心同轴的硬质介质管安装在负压音速喷嘴平台的被测位置，在所述硬质介质管上安装外夹式超声波气体流量计，所述外夹式超声波气体流量计在所述硬质介质管测量目标对象时，所述硬质介质管内至少一部分的压力为负压，所述硬质介质管的内表面粗糙度小于2微米；
5、调整超声波气体流量计的参数设置，使其与负压音速喷嘴的气流状态相适配；
6、启动负压音速喷嘴平台，控制形成若干组具有不同流速的气流，针对每一组气流进行超声波气体流量计的参数校准；
7、记录每个流量校准点下的校准参数，所述校准参数由负压音速喷嘴平台的实际流量值和超声波气体流量计的读数值计算得出；
8、当所述校准参数小于误差阈值，判断所述超声波气体流量计校准完成。
9、在一些实施例中，在所述硬质介质管中划分测量区与整流区，沿气流方向，所述整流区位于所述测量区之前；
10、所述整流区内设有与气流方向相同的沟道；
11、所述超声波气体流量计包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和第二传感器按照预设距离t安装在测量区上；
12、通过仿真分析法，计算出气流在测量区与整流区的湍流影响因子p1与粘性影响因子p2，利用第一计算公式计算综合影响因子；
13、所述第一计算公式为：
14、pz＝k1p1+k2p2
15、其中，pz为综合影响因子，k1和k2为预先设置的第一联动系数和第二联动系数。
16、在一些实施例中，根据综合影响因子pz，利用第二计算公式计算所述超声波气体流量计的安装位置，并完成第一传感器和第二传感器在所述测量区上的位置调整；
17、所述第二计算公式为：
18、l＝a*t/pz
19、其中，l为最靠近整流区的传感器与所述整流区边界的最短距离，a为与气体介质、温度、速度相关的调整系数，t为两个传感器之间的预设距离。
20、在一些实施例中，所述硬质介质管由pvc材料制成，通过在一根实心的pvc材料原始管中钻出一同心同轴的通道，形成所述硬质介质管。
21、在一些实施例中，在控制形成若干组具有不同流速的气流，针对每一组气流进行超声波气体流量计的参数校准时，包括：
22、针对同一介质的气流，通过调整负压音速喷嘴平台，形成若干组具有不同流速的气流；
23、通过超声波气体流量计采集每一组气流的流量数据，所述流量数据包括声阻抗比、负压音速喷嘴平台的实际流量值和超声波气体流量计的读数值；
24、根据所述声阻抗比，结合气流的具体流速，分析出根据流速变化的声阻抗比拟合曲线，建立声阻抗比与流速的数学模型；
25、利用回归分析法，确定声阻抗比与流速之间的相关因子，进行统计分析，评估声阻抗比的离散程度和分情况，选取最优拟合数学模型，并利用最优拟合数学模型对超声波气体流量计的读数值进行误差修正。
26、在一些实施例中，在利用最优拟合数学模型对超声波气体流量计的读数值进行误差修正时，利用第三计算公式进行误差修正；
27、所述第三计算公式为：
28、
29、其中，x1为修正后的读数值，x2为原始读数值，z1为实际测量的声阻抗比，z2为标准的声阻抗比，δ为根据声阻抗比与流速分析得到的误差修正值。
30、在一些实施例中，在记录每个流量校准点下的校准参数时，所述校准参数利用第四计算公式进行计算；
31、所述第四计算公式为：
32、y＝x3/x1
33、其中，y为校准参数，x3为负压音速喷嘴平台的实际流量值，x1为修正后的超声波气体流量计的读数值。
34、在一些实施例中，在所述超声波气体流量计校准完成后，在所述超声波气体流量计执行测量任务时，包括：
35、利用数据处理单元连接所述超声波气体流量计，所述数据处理单元内置深度神经网络模型；
36、利用数据处理单元接收所述超声波气体流量计的超声波信号，进行预处理和特征提取处理；
37、应用深度神经网络模型对提取的特征进行训练，在实时测量任务中动态调整神经网络参数；
38、通过神经网络输出预测的流速和流量数据，将实际测量数据与预测数据进行比对，持续优化神经网络模型的参数。
39、在一些实施例中，利用第五计算公式优化神经网络模型的参数：
40、
41、其中，θnew为优化后的参数，θold为原始参数，α为学习率，l为损失函数，m为实际测量数据，p为预测数据。
42、第二方面，本发明提供一种应用于上述基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法的校准系统，包括：
43、负压音速喷嘴平台，控制形成若干组具有不同流速的气流；
44、硬质介质管，所述硬质介质管为同心同轴结构，安装在负压音速喷嘴平台的被测位置，所述硬质介质管的内表面粗糙度小于2微米；
45、外夹式超声波气体流量计，外夹设置在所述硬质介质管上；
46、校准模块，用于针对每一组气流进行外夹式超声波气体流量计的参数校准，记录每个流量校准点下的校准参数，所述校准参数由负压音速喷嘴平台的实际流量值和外夹式超声波气体流量计的读数值计算得出，当所述校准参数小于误差阈值，判断所述外夹式超声波气体流量计校准完成。
47、相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
48、1、采用负压音速喷嘴平台作为校准装置，可以精准控制和获取不同流速的气流，为超声波流量计的校准提供可靠的参考目标；
49、2、采用同心同轴硬质介质管作为被测对象，内表面粗糙度小于2微米，可以最大限度减小管壁摩擦对气流的影响，提高校准的准确性；
50、3、通过分析气流在测量区和整流区的湍流和粘性影响因子，并利用优化算法确定传感器最佳安装位置，有效提高了超声波流量计的测量精度；
51、4、基于声阻抗比与流速的数学模型，结合回归分析法对超声波流量计读数进行误差修正，大幅提高了校准结果的可靠性；
52、5、集成深度神经网络模型，实现对超声波流量计测量数据的实时分析和动态参数优化，进一步提升了系统的智能化水平和测量性能。
53、下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
1.一种基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法，其特征在于，
3.如权利要求2所述的一种基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法，其特征在于，
4.如权利要求1所述的一种基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法，其特征在于，所述硬质介质管由pvc材料制成，通过在一根实心的pvc材料原始管中钻出一同心同轴的通道，形成所述硬质介质管。
5.如权利要求1至4任一项所述的一种基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法，其特征在于，在控制形成若干组具有不同流速的气流，针对每一组气流进行超声波气体流量计的参数校准时，包括：
6.如权利要求5所述的一种基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法，其特征在于，在利用最优拟合数学模型对超声波气体流量计的读数值进行误差修正时，利用第三计算公式进行误差修正；
7.如权利要求6所述的一种基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法，其特征在于，在记录每个流量校准点下的校准参数时，所述校准参数利用第四计算公式进行计算；
8.如权利要求7所述的一种基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法，其特征在于，在所述超声波气体流量计校准完成后，在所述超声波气体流量计执行测量任务时，包括：
9.如权利要求8所述的一种基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法，其特征在于，利用第五计算公式优化神经网络模型的参数：
10.一种应用于如权利要求1至9任一项所述的基于负压音速喷嘴平台的外夹式超声波气体流量计校准方法的校准系统，其特征在于，包括：
