[發(fā)明專利]一種超聲回波信號(hào)的窗口時(shí)間自動(dòng)調(diào)整方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810135322.5
• 申請(qǐng)日: 2018-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN108387278B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙偉國;蔣延付;羅安華;王成李;韓亙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州山科智能科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01F1/66
• 分類號(hào): G01F1/66
• 代理公司: 杭州奧創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

本發(fā)明公開了一種超聲回波信號(hào)的窗口時(shí)間自動(dòng)調(diào)整方法。裝在管道上安裝溫度傳感器，根據(jù)超聲換能器測量的順逆流傳播時(shí)間計(jì)算回波窗口開啟時(shí)間T_yi和通過溫度傳感器估算回波窗口開啟時(shí)間T_temi，兩者進(jìn)行對(duì)比，如果差值小于1個(gè)回波信號(hào)周期T_t，則把超聲換能器推導(dǎo)的回波窗口開啟時(shí)間T_yi作為新一輪流量測量中的窗口開啟時(shí)間。如果差值大于1個(gè)回波信號(hào)周期T_t，則對(duì)某T₀水溫、靜止流量下，示波器測量的窗口時(shí)間T_y0進(jìn)行±1T_t調(diào)整，然后再計(jì)算窗口開啟時(shí)間T_yi1和當(dāng)前溫度下窗口開啟時(shí)間T_temi1。并繼續(xù)比較。本發(fā)明能夠有效地減少回波信號(hào)的衰變對(duì)飛越時(shí)間測量的影響，提高了超聲水表計(jì)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于流量檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超聲回波信號(hào)的窗口時(shí)間自動(dòng)調(diào)整方法。

背景技術(shù)

超聲水表作為一種新型非接觸式的智能儀表，具有壓損低、精度高、量程比寬和重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸應(yīng)用于大、中型管徑的水流量測量。超聲水表計(jì)量原理是通過測量超聲波聲束在流體中因順逆流速度不同而產(chǎn)生時(shí)間差，根據(jù)時(shí)差求得平均流速，從而得到流過管道的累積流量，時(shí)差測量的準(zhǔn)確性直接影響了超聲水表的計(jì)量精度。由超聲波波動(dòng)方程可知，聲波傳播速度受到溫度變化而變化，影響了時(shí)差的測量，容易造成聲波衰減，導(dǎo)致計(jì)量誤差不穩(wěn)定。

傳統(tǒng)的回波信號(hào)處理采用過零檢測法和閾值法。過零檢測法是一種調(diào)制域分析方法，它通過記錄信號(hào)過零點(diǎn)的時(shí)間得到過零點(diǎn)的時(shí)間間隔，再根據(jù)信號(hào)周期與頻率的關(guān)系估計(jì)信號(hào)的頻率。信號(hào)混入噪聲信號(hào)會(huì)導(dǎo)致過零點(diǎn)位置的漂移，因此過零檢測很難處理被噪聲信號(hào)淹沒的超聲波回波信號(hào)。而閾值法則是通過比較電路設(shè)置一個(gè)閾值電壓，當(dāng)回波信號(hào)幅值大于閾值電壓時(shí)，即可認(rèn)為信號(hào)到達(dá)。閾值法的缺點(diǎn)很明顯，首先是無法排除幅值超過閾值點(diǎn)的噪聲干擾；其次，超聲波信號(hào)的幅值與溫度密切相關(guān)，若回波信號(hào)幅值在流體中有較大衰變時(shí)，會(huì)出現(xiàn)閾值檢測點(diǎn)向前或者向后移動(dòng)現(xiàn)象，造成回波時(shí)間測量不準(zhǔn)確。這些傳統(tǒng)方法雖然可以測得時(shí)差，但無法穩(wěn)定、精確地計(jì)量，從而降低了超聲水表的測量精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有回波信號(hào)處理方法的不足，提出了一種超聲回波信號(hào)的窗口時(shí)間自動(dòng)調(diào)整的方法，能夠降低回波信號(hào)衰減、向前或向后地移動(dòng)，對(duì)時(shí)差測量的影響，提高了超聲波水表的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明的超聲回波信號(hào)處理方法具體是：在管道上安裝溫度傳感器，根據(jù)超聲換能器測量的順逆流傳播時(shí)間計(jì)算回波窗口開啟時(shí)間T_yi和通過溫度傳感器估算回波窗口開啟時(shí)間T_temi，兩者進(jìn)行對(duì)比，如果差值小于1個(gè)回波信號(hào)周期T_t，則把超聲換能器計(jì)算的回波窗口開啟時(shí)間T_yi作為新一輪流量測量中的窗口開啟時(shí)間。如果差值大于1個(gè)回波信號(hào)周期T_t，則對(duì)某T₀水溫、靜止流量下，示波器測量的窗口時(shí)間T_y0進(jìn)行±1T_t調(diào)整，然后新的T_y0代入公式分別得到新的窗口開啟時(shí)間T_yi1和當(dāng)前溫度下窗口開啟時(shí)間T_temi1。T_yi1與T_temi1兩者繼續(xù)比較，如果兩者差值在一個(gè)回波周期T_t內(nèi)，則新的T_yi1作為下一次流量測量中的回波窗口開啟時(shí)間，反之則對(duì)T_y0繼續(xù)進(jìn)行調(diào)整，直到T_yi1與T_temi1的差值在一個(gè)回波周期T_t內(nèi)。其中T_yi從激勵(lì)信號(hào)開始計(jì)時(shí)，到回波信號(hào)最大峰值波附近的前一個(gè)峰值波的波谷位置時(shí)間為止。