[發明專利]一種基于回波信號包絡擬合的氣體超聲波流量計信號處理方法

有效

• 申請號: 201711047434.7
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107843305B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 徐科軍;穆立彬;劉博;田雷
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 劉文軍

1.一種基于回波信號包絡擬合的氣體超聲波流量計信號處理方法，其特征在于：通過基于回波信號上包絡擬合或基于回波信號上、下包絡擬合或改進的基于回波信號上、下包絡擬合的氣體超聲波流量計信號處理方法處理回波信號，找到一個穩定的特征點，確定超聲波信號順、逆流傳播時間，計算氣體流量；

其中，基于回波信號上包絡擬合的氣體超聲波流量計信號處理方法，首先以上包絡上升段定位點的幅值作為基準，對距離該點最近的三個峰值點進行直線擬合，得到一條特征直線；選取特征直線與X軸的交點作為特征點，確定超聲波信號順、逆流傳播時間，計算氣體流量；

其中，基于回波信號上、下包絡擬合的氣體超聲波流量計信號處理方法，首先以上包絡上升段定位點的幅值作為基準，對距離該點最近的三個峰值點進行直線擬合，得到一條特征直線；然后，以下包絡下降段定位點的幅值作為基準，對距離該點最近的三個峰值點進行直線擬合，得到第二條特征直線；選取兩條特征直線的交點作為特征點，確定超聲波信號順、逆流傳播時間，計算氣體流量；

其中，改進的基于回波信號上、下包絡擬合的氣體超聲波流量計信號處理方法，首先以上包絡上升段定位點的幅值作為基準，對距離該點最近的三個峰值點進行直線擬合，得到一條特征直線；然后，以下包絡下降段定位點的幅值作為基準，對距離該點最近的三個峰值點進行直線擬合，得到第二條特征直線；將下包絡擬合直線向上平移一定距離，選取平移過后兩條特征直線的交點作為特征點，確定超聲波信號順、逆流傳播時間，計算氣體流量。

2.如權利要求1所述的一種基于回波信號包絡擬合的氣體超聲波流量計信號處理方法，其特征在于：基于回波信號上包絡擬合的氣體超聲波流量計信號處理方法分析回波信號包絡線的變化規律，建立了回波信號上包絡上升段的數學模型，得出回波信號上包絡上升段擬合峰值點的范圍；其具體步驟為：

(1)采用四階巴特沃斯帶通濾波器對采集到的一組回波信號進行濾波處理，通帶范圍為120kHz～280kHz，得到濾波后的回波信號；

(2)以上包絡變化率最大點歸一化后的幅值0.52為基準，尋找距離該點最近的三個峰值點，坐標記為(x_n，y_n)(n＝1，2，3)；對三個峰值點進行直線擬合，可得特征直線y₁＝K₁x+B₁，K₁為直線的斜率，B₁為直線的截距；

式中，為三個峰值點橫坐標的平均值，為三個峰值點縱坐標的平均值；

(3)計算特征直線與X軸的交點即為特征點，進而確定超聲波信號順、逆流傳播時間，計算氣體流量。