[發明專利]選取參考信號的方法、計算方法及相位差式超聲波流量計

有效

• 申請號: 201811554159.2
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN111337092B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 丁毅嶺
• 申請（專利權）人: 上海華虹計通智能系統股份有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66;G01F1/667;G01P5/24
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 郭桂峰

本發明公開了一種選取參考信號的方法、計算方法及相位差式超聲波流量計，涉及相位差式超聲波流量計領域，包括：獲取接收信號；根據采樣信號和所述接收信號，分析得到兩者之間的相位差信息；從多個預設參考信號中，選擇一個與所述相位差信息匹配的預設參考信號。本發明采用采樣信號對接收信號進行相位差信息的分析，選擇一個與接收信號的相位差較大的預設參考信號進行檢測，使得異或后的相位差脈寬增加，避免了接收信號和參考信號出現相位差很小(例如：接近0度)的情況，提高小相位差的測量精度。

技術領域

本發明涉及相位差式超聲波流量計領域，尤其涉及一種選取參考信號的方法、計算方法及相位差式超聲波流量計。

背景技術

目前市場上主流的超聲波流量計多是利用流體(液體、空氣)對超聲波傳播速度的影響來進行測量。通過分別對順流和逆流方向進行一次超聲波傳播時間的測量，得到兩次測量的時間差Δt，然后根據聲速c、超聲波換能器之間的距離L以及超聲波換能器和管道夾角θ即可計算出管道中流體的流速v，為：

其中對Δt的測量精度直接決定了流量計的測量精度。由于高精度的時間測量芯片的設計難度較大，目前只有少數幾家芯片廠商能夠提供。因此可以采用將時間差轉化為相位差的測量：其中f是換能器的頻率。

如申請號為201020580382.7中描述的一種相位差式超聲波流量計計量裝置，流量計通過比較超聲波換能器接收到的信號和發送信號之間的相位差，通過F/V轉換電路和模擬數字轉換器后計算得到Δt和流體速度。

上述相位差式超聲波流量計存在一個問題，如圖1所示，如果接收信號和發送信號之間的相位差接近0度時，異或后的脈寬非常窄，因此后續轉換過程中的信噪比會非常低，使得小相位差的測量精度降低。

發明內容

本發明的目的是提供一種選取參考信號的方法、計算方法及相位差式超聲波流量計，提高發送信號和接收信號小相位差時的測量精度。

本發明提供的技術方案如下：

一種自適應選取參考信號的方法，基于相位差式超聲波流量計，包括：獲取接收信號；根據采樣信號和所述接收信號，分析得到兩者之間的相位差信息；從多個預設參考信號中，選擇一個與所述相位差信息匹配的預設參考信號。

在上述技術方案中，根據相位差信息選擇不同的預設參考信號，使接收信號和預設參考信號之間的相位差增大，讓經過異或后的脈寬更寬，提升后續測量電路的信噪比。

進一步，所述采樣信號的頻率為所述接收信號的頻率的4倍及以上。

在上述技術方案中，采樣信號的頻率限定，保證了當發送信號和接收信號之間為小相位差時，流量計能夠具有較高的測量精度。

進一步，所述預設參考信號的個數為2ⁿ，n為大于等于1的整數。

在上述技術方案中，預設參考信號的個數給予了流量計更多選擇的預設參考信號，為后續通過相位差測量電路進行轉換時提高信噪比打下了基礎。

進一步，每個預設參考信號對應不同的相位差區間；所述從多個預設參考信號中，選擇一個與所述相位差信息匹配的預設參考信號包括：根據所述相位差信息位于的相位差區間，選擇所述相位差區間對應的預設參考信號。

在上述技術方案中，相位差信息可以為不同的表現形式，但是其與相位差區間有一定的對應關系，從而能夠選擇相應的預設參考信號。

進一步，所述根據采樣信號和所述接收信號，分析得到兩者之間的相位差信息包括：分析采樣信號和所述接收信號，得到所述接收信號位于所述采樣信號的相位差區間；所述從多個預設參考信號中，選擇一個與所述相位差信息匹配的預設參考信號包括：從多個預設參考信號中，選擇一個與所述相位差區間對應的預設參考信號。