[發明專利]一種判斷氣體超聲流量計雙閾值觸發錯波的方法

有效

• 申請號: 202010079049.6
• 申請日: 2020-02-03
• 公開（公告）號: CN111256786B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 鄭丹丹;王蜜;劉歡
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01F25/00
• 分類號: G01F25/00;G01F1/66
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種判斷氣體超聲流量計雙閾值觸發錯波的方法，包括下列步驟：選取峰值；計算基準值；確定判斷區間的比值；進行錯波判定：判定為后觸發錯波，前觸發錯波還是判定為不錯波；求取修正后的傳播時間：根據錯波判定結果修正超聲波接收信號最終的傳播時間。

技術領域

本發明屬于流量測量技術領域，涉及氣體超聲流量計。

背景技術

在氣體超聲流量計的研究過程中，獲取超聲波在介質中的傳播時間以及時間測量方案的精度是流量計精度的保證?，F階段超聲波傳播時間的測量方案主要有模擬方案與數字方案兩種，模擬方案的電路設計相對簡單，但準確度在大流速時難以得到保證。數字方案的測量結果準確度高，但是電路結構相對模擬方案更加復雜，方案的設計難度大。

雙閾值觸發法是模擬方案中一種應用于接收信號準確測時的方法。其原理是設定兩個閾值，第一個閾值作為觸發電平用以判斷信號是否到達，第二個閾值即過零點作為信號準確到達的時刻。通過電路中的高精度計時芯片測量從單片機開始電平輸出到接收信號觸發第二個閾值的區間即超聲信號的傳播時間。為保證各流速下均可在相同位置觸發，通常要與自動增益控制電路(AGC)相配合使用。當管道內氣體的流速較大時，超聲波接收信號衰減嚴重，使得第一個閾值的觸發位置出現向前或向后錯誤觸發的現象，造成實際檢測到的超聲波傳播時間產生較大的測量誤差，將該情況稱為錯波現象。

發明內容

本發明提供一種解決模擬方案中雙閾值法存在的錯波問題的方法，在此將其命名為峰值采集差值法，通過該方法實現了準確測時的目的，同時可有效解決自動控制電路的滯后性問題。技術方案如下：

一種判斷氣體超聲流量計雙閾值觸發錯波的方法，包括下列步驟：

步驟一：選取峰值；利用ADC采集超聲波接收信號閾值觸發后的五個峰值k₁，k₂，k₃，k₄，k₅，并求前三個峰值之和，閾值的選擇要保證所采集的前三個峰值未達到超聲波接收信號最大峰值，但在第四個或第五個峰值達到超聲波接收信號最大峰值，求和結果設為k：

k＝k₁+k₂+k₃

步驟二：計算基準值t：設定三個長度為10的數組A₁，A₂，A₃，依次動態采集10次超聲波接收信號，并將每一次超聲波接收信號閾值觸發之后的三個峰值k₁，k₂，k₃對應存入數組A₁，A₂，A₃，分別將數組A₁，A₂，A₃中的10個元素相加并取平均值，得到每一個峰的平均峰值設為t₁，t₂，t₃；將其求和，結果為基準值t：

t＝t₁+t₂+t₃

步驟三：確定判斷區間的比值：根據超聲波接收信號的規律以及峰值保持電路的設計，設定超聲波接收信號的最大峰值為k_p，并求出當次超聲波接收信號最大峰值k_p與靜態下初始超聲波接收信號最大峰值k₀的比值，結果設為β：

步驟四：進行錯波判定：

當k≥βt時，若k-βtk₄-k₁，則判定為后觸發錯波，否則判定為不錯波；

當kβt時，若βt-kk₄-k₁，則判定為前觸發錯波，否則判定為不錯波；