[發明專利]一種用于超聲波流量計的絕對傳播時間測量方法

有效

• 申請號: 201210044631.4
• 申請日: 2012-02-23
• 公開（公告）號: CN102589627A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 馬立玲;劉佳;王軍政;沈偉;汪首坤;趙江波;李靜
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;高燕燕

1.一種用于超聲波流量計的絕對傳播時間測量方法，其特征在于，包括：

步驟1：在V型排布下換能器1和換能器2的正對側正中設置一個換能器3，換能器3僅工作在接收狀態；設換能器1和換能器2之間的距離為L，則換能器3距換能器1和換能器2的橫向距離均為L/2；

步驟2：測量順流情況下絕對傳播時間時，換能器1發射超聲波信號，此時兩個接收器即換能器2和換能器3接收信號；采用求取相對傳播時間的方式求取兩個接收器所接收的信號的時差，其計算結果就是超聲波信號從換能器3傳播到換能器2的時間，相當于獲得了換能器2和換能器3按照Z型排布情況下的順流絕對傳播時間；

測量逆流情況下絕對傳播時間時，換能器2發射超聲波信號，此時兩個接收器即換能器1和換能器3接收信號；同樣，采用求取相對傳播時間的方式求取兩個接收器所接收的信號的時差，其計算結果就是超聲波信號從換能器3傳播到換能器1的時間，相當于獲得了換能器1和換能器3按照Z型排布情況下的逆流絕對傳播時間。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用求取相對傳播時間的方式求取兩個接收器所接收的信號的時差的步驟為：

第1步：利用快速傅里葉變換FFT計算S1與S2的離散互相關函數；其中，S1為所述兩個接收器所接收信號中的一個，S2為所述兩個接收器所接收信號中的另一個；S1與S2的橫坐標為采樣點序號；

第2步：求離散互相關函數的最大值點對應的橫坐標值k；

第3步：從同一時間起始點提取S1和S2中的核心信號，S1提取元素個數為N，S2提取元素個數為M，且N大于M；

第4步：將S1的核心信號中各相鄰采樣點之間的分段均在橫軸上平移到[0，1]并進行三次樣條擬合，S2依然為離散點；三次樣條擬合后第i個分段的擬合函數f_i(t′)采用下式表示，t′＝t-T_i，T_i＝(i-1)，t為橫坐標的值；

f1(t′)=a1(t′)3+b1(t′)2+c1(t′)+d1.....................................0<t′<1...fi(t′)=ai(t′)3+bi(t′)2+ci(t′i)+di.....................................0<t′<1...fN-1(t′)=aN-1(t′)3+bN-1(t′)2+cN-1(t′)+dN-1................................0<t′<1]]>

采用最小誤差平方和公式計算兩個信號S1和S2的時差t_k，時差t_k為使得上述最小誤差平方和公式為最小時的t′值，t_k屬于區間[0，1]；S₂[i]為S2核心信號的第i個元素，±的選取原則為：當S2為先接收的信號，則選取加號，否則選取減號；

第5步：根據t_k可求得兩個接收器所接收信號的時差t_see：t_sse＝(k+t_k)·T。