[發(fā)明專(zhuān)利]一種超聲波水表階躍濾波方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811296784.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109470320B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任尚德;薛軍;陸寒熹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京林洋電力科技有限公司;江蘇林洋能源股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01F1/66
• 分類(lèi)號(hào): G01F1/66
• 代理公司: 北京思創(chuàng)大成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11614
• 代理人: 尹慧晶

一種超聲波水表階躍濾波方法，該方法對(duì)超聲波水表的順、逆流時(shí)差值進(jìn)行首波躍變?yōu)V波，首先，獲取超聲波在水中逆流傳播時(shí)間t_逆和超聲波在水中順流傳播時(shí)間t_順，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的順、逆流時(shí)差值Δt_i；其次，設(shè)置最大時(shí)差閾值ΔT_max，以及相鄰時(shí)差的差值閾值ΔTd_max；對(duì)當(dāng)前時(shí)差值和相鄰時(shí)差值進(jìn)行判斷，循環(huán)查找首波躍變階數(shù)n；對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)差值進(jìn)行濾波。本發(fā)明彌補(bǔ)了普通濾波算法的不足，能夠兼顧溫度反算與正反向同時(shí)計(jì)量的情況；有效的減少因雜質(zhì)、氣泡、污垢、過(guò)載流量導(dǎo)致的超聲波首波躍變、幅值下降，以致計(jì)量精度受到影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬超聲波水表計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超聲波水表階躍濾波方法。

背景技術(shù)

超聲波換能器浸泡在水中結(jié)垢后對(duì)換能器接收信號(hào)幅值影響特別大，當(dāng)水中混雜氣泡時(shí)，超聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度受影響，換能器的接收信號(hào)幅值也會(huì)有較大變化，這就會(huì)間接導(dǎo)致超聲波接收信號(hào)發(fā)生整體錯(cuò)位，即首波發(fā)生躍變，嚴(yán)重影響計(jì)量精確度。所以對(duì)于長(zhǎng)期使用于計(jì)量的超聲波水表，既要保證計(jì)量精度，又要保證使用可靠性，保障用戶(hù)利益。要保證在使用年限內(nèi)的計(jì)量準(zhǔn)確度，急需一種能夠避免首波躍變保證計(jì)量精度的方法。

超聲波水表基表由于加工及系統(tǒng)環(huán)境因素，靜水下順逆流時(shí)間并不能完全遵循t_順≤t_逆的關(guān)系，采樣到的順流時(shí)間t_順與逆流時(shí)間t_逆在一定范圍內(nèi)跳動(dòng)，而時(shí)差Δt將會(huì)存在正負(fù)交替變化。因此，使用t_順≤t_逆的判斷依據(jù)進(jìn)行首波躍變?yōu)V波將會(huì)帶來(lái)問(wèn)題；同時(shí)，反向流計(jì)量與正向計(jì)量同時(shí)存在的超聲波水表越來(lái)越廣泛應(yīng)用，因此無(wú)法使用以上判據(jù)進(jìn)行濾波。

使用躍變調(diào)整首波檢測(cè)閾值的方法，能夠有效的解決因首波躍變帶來(lái)的計(jì)量誤差，但存在一個(gè)較為嚴(yán)重的缺陷，即當(dāng)增加或減小首波檢測(cè)閾值后，超聲波傳播順逆流傳播絕對(duì)時(shí)間將變大或變小。雖然采用時(shí)差法原理計(jì)量對(duì)流速并無(wú)影響，但對(duì)于無(wú)溫度傳感器超聲波水表而言，此方法無(wú)法有效解決溫度反算問(wèn)題。因此，一種針對(duì)無(wú)溫度傳感器超聲波水表正向、反向計(jì)量的首波躍變?yōu)V波解決方法呼之欲出。

首波躍變現(xiàn)象非常普遍，因此選擇一種合適的過(guò)濾方法至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種簡(jiǎn)單易懂，節(jié)省硬件成本，保證計(jì)量精度的超聲波水表階躍濾波方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種超聲波水表階躍濾波方法，該方法對(duì)超聲波水表的順、逆流時(shí)差值進(jìn)行首波躍變?yōu)V波。

進(jìn)一步地，首波躍變?yōu)V波包括以下步驟：

S1、獲取超聲波在水中逆流傳播時(shí)間t_逆和超聲波在水中順流傳播時(shí)間t_順，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的順、逆流時(shí)差值Δt_i，填入時(shí)差FIFO緩沖區(qū)；

S2、設(shè)置最大時(shí)差閾值ΔT_max，以及相鄰時(shí)差的差值閾值ΔTd_max；

S3、對(duì)當(dāng)前時(shí)差值和相鄰時(shí)差值按照下述公式進(jìn)行判斷，當(dāng)其中之一符合時(shí)，發(fā)生首波躍變；

其中，i表示當(dāng)前時(shí)刻，i-1表示當(dāng)前時(shí)刻之前一時(shí)刻，Δt_i-1表示當(dāng)前時(shí)刻之前一時(shí)刻的順、逆流時(shí)差值；

S4、使用迭代循環(huán)檢測(cè)方法，循環(huán)查找首波躍變階數(shù)n；

S5、根據(jù)前述首波躍變階數(shù)n，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)差值進(jìn)行濾波，采用下述公式獲取濾波后的當(dāng)前時(shí)差值Δt_i′；