[發明專利]基于超聲波的流量測量方法及流量計

有效

• 申請號: 201810987006.0
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109029602B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 郝敬全;侯緒彬;趙吉祥;王淑平;馬述杰
• 申請（專利權）人: 泰華智慧產業集團股份有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 11603 北京晟睿智杰知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 于淼

本發明公開了一種基于超聲波的流量測量方法及流量計，所述測量方法包括：步驟S1：設置超聲波出射信號的頻率f₀；步驟S2：根據所述出射信號的頻率f₀和超聲波流量計當前可測量的最大流速v_max計算FFT采樣頻率和混頻基準信號f_r；步驟S3：對超聲波回波信號進行模數采樣處理，得到采樣信號；步驟S4：將所述采樣信號與所述混頻基準信號混頻后進行頻譜分析，得到功率譜；步驟S5：根據所述功率譜計算得到流速v；步驟S6：檢測v是否大于Q*v_max，其中Q小于1；步驟S7：如果v>Q*v_max，則根據流速v計算流量；步驟S8：如果v≤Q*v_max，則設置v_max＝Q*v_max，返回步驟S2。通過發明提高了低流速下的流量測量精度。

技術領域

本發明涉及流量測量技術領域，更具體地，涉及一種基于超聲波的流量測量方法及流量計。

背景技術

多普勒超聲波流量計應用聲學多普勒效應，根據反射聲波和發射聲波之間的頻率差，即多普勒頻移來計算被測液體的流速和流量。多普勒超聲波流量計具有流速響應快，對流體壓力、密度等因素不敏感，無零點偏移等優點，但是在低流速情況下，多普勒超聲波流量計測量精度較低，測量誤差較大。

在運用FFT算法(快速傅里葉變換)進行多普勒信號頻譜分析的流量計中，往往通過提高FFT頻譜分辨率的方法提高測量精度，但是在滿足多普勒信號采樣頻率的前提下，只能通過提高采樣點數來提高FFT頻譜分辨率，這樣不僅增加了軟件處理的工作，也要消耗更多的硬件存儲空間和計算單元，從而增加了軟硬件開銷，不利于成本控制。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于超聲波的流量測量方法及流量計，以提高低流速下的流量測量精度。

一種基于超聲波的流量測量方法，包括：

步驟S1：設置超聲波出射信號的頻率f₀；

步驟S2：根據所述出射信號的頻率f₀和超聲波流量計當前可測量的最大流速v_max計算FFT采樣頻率和混頻基準信號f_r，

其中，采用以下公式計算所述FFT采樣頻率f_s：

f_s＝4f_d，c為超聲波在水中傳播速度，θ為聲波入射角；

采用以下公式計算所述混頻基準信號f_r：

f_r＝f₀-f_c，f_c＝f_d；

步驟S3：對超聲波回波信號進行模數采樣處理，得到采樣信號；

步驟S4：將所述采樣信號與所述混頻基準信號混頻后進行頻譜分析，得到功率譜；

步驟S5：根據所述功率譜計算得到流速v；

步驟S6：檢測v是否大于Q*v_max，其中Q小于1；

步驟S7：如果v>Q*v_max，則根據流速v計算流量；

步驟S8：如果v≤Q*v_max，則設置v_max＝Q*v_max，返回步驟S2。

可選地，步驟S2還包括：設置測量次數x為初始值，其中，所述初始值為0；

步驟S7包括：