[發(fā)明專利]一種超聲波流量計的流量測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310668288.5
• 申請日: 2013-12-07
• 公開（公告）號: CN103630174A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張子棲;惠蘭;王坤;張陸軍;張勇;歐江波
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶前衛(wèi)科技集團有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 王海鳳;穆祥維

1.一種超聲波流量計的流量測量方法，其特征在于，具體步驟如下：

將超聲波傳感器A和超聲波傳感器B分別安裝在超聲波流量計氣體流道的上游和下游，超聲波傳感器A和超聲波傳感器B的探頭位于超聲波流量計氣體流道的內(nèi)壁上；

S1：在控制計算單元（15）中預(yù)設(shè)脈沖信號電壓閥值U₀，通過控制計算單元（15）設(shè)置放大單元（55）的增益和濾波單元（53）的帶寬，控制計算單元（15）中還存儲有超聲波流量計中超聲波脈沖信號在超聲波流量計氣體流道內(nèi)的傳輸距離L，氣體的流動方向與超聲波路徑傳輸方向的夾角????????????????????????????????????????????????，超聲波流量計氣體流道的橫截面積S，、S和L均可通過測量獲得；

S2：測量氣體流向與超聲波傳播順方向時，超聲波在氣體超聲波流量計流道中的傳送時間T₁，具體步驟如下：

??S21：處理器模塊（10）的控制計算單元（15）向測量計時模塊（20）發(fā)出脈沖觸發(fā)控制信號，測量計時模塊（20）根據(jù)接收到的脈沖觸發(fā)控制信號控制驅(qū)動模塊（30）發(fā)出驅(qū)動信號，此時，傳感器控制模塊（40）控制超聲波傳感器A接收驅(qū)動信號并發(fā)出超聲波脈沖信號Us，超聲波傳感器B用于接收波信號Us；

S22：超聲波傳感器A接收到驅(qū)動信號并發(fā)出超聲波脈沖信號Us時，向控制計算單元（15）做出反饋，控制計算單元（15）控制測量計時模塊（20）開始計時；

S23：信號調(diào)理模塊（50）將超聲波傳感器B接收到的所有信號通過匹配單元（51）進行匹配、濾波單元（53）進行濾波和放大單元（55）進行放大處理，將超聲波傳感器B接受超聲波脈沖信號Us時接受到的噪聲進行過濾；?

S24：經(jīng)過步驟S23處理后的信號確定為超聲波傳感器B接收到的由超聲波傳感器A發(fā)出的超聲波脈沖信號Us，記為Us^’，峰值檢測單元（11）檢測出超聲波脈沖信號Us^’的多個峰值Umaxi，將多個Umaxi分別與脈沖信號電壓閥值U₀進行比較，當?shù)玫降谝粋€大于脈沖信號電壓閥值U₀的Umaxi時，控制計算單元（15）向測量計時模塊（20）發(fā)出始能停止信號，當測量計時模塊（20）檢測到從第一個大于脈沖信號電壓閥值U₀的Umaxi后第N個過零點時，測量計時模塊（20）停止計時并向控制計算單元（15）發(fā)送停止計時的反饋，測量計時模塊（20）從開始計時到停止計時得到的時間差即為T₁；

S3：測量氣體流向與超聲波傳播逆方向時，超聲波在氣體超聲波流量計流道中的傳送時間T₂，具體步驟如下：

S31：控制計算單元（15）向測量計時模塊（20）發(fā)出脈沖觸發(fā)控制信號，測量計時模塊（20）根據(jù)接收到的脈沖觸發(fā)控制信號控制驅(qū)動模塊（30）發(fā)出驅(qū)動信號，此時，傳感器控制模塊（40）控制超聲波傳感器B接收驅(qū)動信號并發(fā)出超聲波脈沖信號Un，超聲波傳感器A用于接收波信號Un；

S32：超聲波傳感器B接收到驅(qū)動信號并發(fā)出超聲波脈沖信號Un時，向控制計算單元（15）做出反饋，控制計算單元（15）控制測量計時模塊（20）開始計時；

S33：信號調(diào)理模塊（50）將超聲波傳感器A接收到的所有信號通過匹配單元（51）進行匹配、濾波單元（53）進行濾波和放大單元（55）進行放大處理，將超聲波傳感器A接受超聲波脈沖信號Un時接受到的噪聲進行過濾；

S34：經(jīng)過步驟S33處理后的信號確定為超聲波傳感器A接收到的由超聲波傳感器B發(fā)出的超聲波脈沖信號Un，記為Un^’，峰值檢測單元（11）檢測出超聲波脈沖信號Un^’的多個峰值Umaxj，將多個Umaxj分別與脈沖信號電壓閥值U₀進行比較，當?shù)玫降谝粋€大于脈沖信號電壓閥值U₀的Umaxj時，控制計算單元（15）向測量計時模塊（20）發(fā)出始能停止信號，當測量計時模塊（20）檢測到從第一個大于脈沖信號電壓閥值U₀的Umaxi后第N個過零點時（請確定第N個過零點的檢測是由峰值檢測單元還是測量計時模塊完成的），測量計時模塊（20）停止計時并向控制計算單元（15）發(fā)送停止計時的反饋，測量計時模塊（20）從開始計時到停止計時得到的時間差即為T₂；

S4：測量計時模塊（20）將S24得到的T1和S34得到的T2傳輸至處理器模塊（10）的控制計算單元（15），控制計算單元（15）根據(jù)公式（1）和（2）計算得到氣體流量Q，

（1）；

（2）；

式（1）中U為氣體的流速，L是超聲波脈沖信號在超聲波流量計氣體流道內(nèi)的傳輸距離；為氣體的流動方向與超聲波脈沖信號傳輸路徑的夾角；式（2）中S為超聲波流量計氣體流道的橫截面積，T為超聲波流量計氣體流道中流通氣體的時間；?

S5：脈沖觸發(fā)控制單元（13）控制計算單元（15）向測量計時模塊（20）發(fā)出脈沖觸發(fā)控制信號的時間間隔T_p和次數(shù)2M，控制計算單元（15）向測量計時模塊（20）發(fā)送相鄰兩次脈沖觸發(fā)控制信號就能得到一個氣體流量Qi，控制計算單元（15）計算該M個Qi的平均數(shù)即得超聲波流量計的流量。