[發(fā)明專利]一種高動態(tài)響應的油流速度測量裝置及測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410734413.2
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104502626A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 吳春紅;趙文沛;石光;關延偉;韓偉;羅海冰;趙勇;趙軍;楊海晶;劉磊;孔圣立;馬偉東;劉予丹;沈強;王懿;王心研
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;上海銥控自動化系統(tǒng)工程有限公司;國家電網公司
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳;李伊寧

1.一種高動態(tài)響應的油流速度測量裝置，其特征在于：包括通過Z法安裝在管道兩側的兩套相同的超聲波換能器裝置，兩套超聲波換能器裝置的驅動信號輸入端連接同一個驅動信號產生裝置，兩套超聲波換能器裝置的信號輸出端分別連接處理裝置的信號輸入端，所述的處理裝置包括分別連接兩套超聲波換能器裝置信號輸出端的第一濾波模塊和第二濾波模塊，第一濾波模塊通過第一運算放大器連接模數(shù)轉換模塊的第一輸入端，第二濾波模塊通過第二運算放大器連接模數(shù)轉換模塊的第二輸入端，模數(shù)轉換模塊的信號輸出端連接處理模塊的信號輸入端，處理模塊的信號輸出端連接顯示模塊。

2.根據(jù)權利要求1所述的高動態(tài)響應的油流速度測量裝置，其特征在于：所述第一濾波模塊和第二濾波模塊采用低通濾波器。

3.根據(jù)權利要求2所述的高動態(tài)響應的油流速度測量裝置，其特征在于：所述模數(shù)轉換模塊采用同步采樣模數(shù)轉換器。

4.根據(jù)權利要求3所述的高動態(tài)響應的油流速度測量裝置，其特征在于：所述處理模塊的信號輸入端連接按鍵輸入模塊。

5.利用權利要求1所述高動態(tài)響應的油流速度測量裝置的油流速度測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

A：在管道兩側用Z法安裝兩套相同的超聲波換能器裝置，使用同一個驅動信號產生裝置同時驅動兩套超聲波換能器裝置；

B：對兩套超聲波換能器裝置分別輸出的電信號使用同步采樣技術進行采樣，并將兩組電信號分別進行濾波、放大和模數(shù)轉換處理，然后將處理后的信號送至處理模塊；

C：處理模塊通過DFT算法計算出兩組信號的相位差，并利用相位差計算得出時間差，然后根據(jù)兩套超聲波換能器裝置的安裝方式求得油流傳輸瞬時速度。

6.根據(jù)權利要求5所述的高動態(tài)響應的油流速度測量方法，其特征在于：所述的步驟B中，利用低通濾波器進行濾波。

7.根據(jù)權利要求6所述的高動態(tài)響應的油流速度測量方法，其特征在于：所述的步驟B中在進行同步采樣時，采樣頻率是超聲波換能器裝置發(fā)出的驅動信號頻率的32倍。

8.根據(jù)權利要求7所述的高動態(tài)響應的油流速度測量方法，其特征在于，所述的步驟C中,油流傳輸瞬時速度的計算方法如下：

C1：處理模塊通過DFT算法計算出兩組信號的相位差，其中離散傅里葉變換DFT公式為：

X(k)=DFT[x(n)]=Σn=0N-1x(n)WNkn,k=0,1,..,N-1;]]>其中

是旋轉因子，N為DFT變換區(qū)間長度，等于采樣數(shù)據(jù)長度；當輸入信號頻率為f時，采樣頻率f_s和諧波次數(shù)k的關系為其中f_s為采樣頻率，N為32點，f_s為32Mhz，k為1；

C2：根據(jù)輸入的離散采樣信號，計算出基波頻率下對應的X(k)的實部虛部，相位信息可以從該點的實部和虛部得到：

C3：根據(jù)步驟C2中求得的相位信息求出相位差Δφ；其中φ₁為通過步驟C2求得的第一路信號相位，φ₂為通過步驟C2求得的第二路信號相位，下式中將弧度變換成了角度。

C4：根據(jù)公式t＝[(φ₁-φ₂)*T]/2π求出時間差t；

C5：利用時間差t，根據(jù)聲波傳輸路徑和管道的夾角θ，傳輸路徑的長度L，25#絕緣油的聲速S，求出油流傳輸瞬時速度V，V=S22*L*cos×t.]]>