[發(fā)明專利]流量檢測器及流量檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011243030.7
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112362120A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 張文棟;何常德;王紅亮;陳謀;張國軍;王任鑫
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 北京致科知識產(chǎn)權代理有限公司 11672
• 代理人: 魏紅雅

1.一種流量檢測器，其特征在于，至少包括面陣探頭以及與所述面陣探頭電連接的控制模塊，其中：

所述面陣探頭至少包括第一面陣子探頭和第二面陣子探頭，所述第一面陣子探頭和第二面陣子探頭分別設置在管道的兩側(cè)，用于發(fā)射或接收超聲波信號，其中，第一面陣子探頭和第二面陣子探頭均包括m行×n列個陣元，其中，所述m和n為正整數(shù)且均大于或等于2；

所述控制模塊用于控制第一面陣子探頭發(fā)射超聲波信號以及控制第二面陣子探頭接收超聲波信號，或者控制第二面陣子探頭發(fā)射超聲波信號以及控制第一面陣子探頭接收超聲波信號；還用于根據(jù)發(fā)射的超聲波信號和接收的超聲波信號計算被測流體的不同分層的順逆流時間差，并根據(jù)所述順逆流時間差計算處理得到被測流體的不同分層的流量信息，并將被測流體的所有分層的流量信息的平均值確定為流量檢測結果。

2.根據(jù)權利要求1所述的流量檢測器，其特征在于，所述控制模塊至少包括計算控制子模塊和與第一面陣子探頭和第二面陣探頭分別連接的收發(fā)控制電路；

所述計算控制子模塊至少包括超聲波發(fā)射控制電路、超聲波接收控制電路以及計算芯片；

所述超聲波發(fā)射控制電路，用于通過收發(fā)控制電路控制面陣探頭發(fā)射超聲波信號，并將發(fā)射的超聲波信號傳輸至所述計算芯片；

所述超聲波接收控制電路，用于通過收發(fā)控制電路控制面陣探頭接收超聲波信號，并將接收的超聲波信號傳輸至所述計算芯片。

3.根據(jù)權利要求2所述的流量檢測器，其特征在于，所述收發(fā)控制電路包括高壓驅(qū)動模塊和增益可調(diào)放大模塊；

所述高壓驅(qū)動模塊，用于接收所述超聲波發(fā)射控制電路發(fā)送的輸入信號和控制信號，并根據(jù)所述輸入信號和控制信號生成高壓驅(qū)動信號，將所述高壓驅(qū)動信號發(fā)送給所述第一面陣子探頭或第二面陣子探頭；

所述增益可調(diào)放大模塊，用于將所述第一面陣子探頭或第二面陣子探頭接收的超聲波信號放大倍數(shù)后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送給述超聲波接收控制電路。

4.根據(jù)權利要求1～3中任一項所述的流量檢測器，其特征在于，

所述控制模塊，還用于從第二面陣子探頭或第一面陣子探頭各個陣元接收的超聲波信號中篩選出有效信號，根據(jù)所述有效信號計算被測流體的不同分層的順逆流時間差，并根據(jù)所述順逆流時間差計算處理得到被測流體的不同分層的流量信息。

5.一種流量檢測方法，其特征在于，所述方法包括：

控制第一面陣子探頭發(fā)射超聲波信號，及第二面陣子探頭接收超聲波信號，或者控制第二面陣子探頭發(fā)射超聲波信號，及第一面陣子探頭接收超聲波信號，其中，第一面陣子探頭和第二面陣子探頭均包括m行×n列個陣元，所述m和n為正整數(shù)且均大于或等于2；

根據(jù)發(fā)射的超聲波信號與接收的超聲波信號，計算被測流體的不同分層的順逆流時間差，并根據(jù)所述順逆流時間差計算處理得到被測流體的不同分層的流量信息，將被測流體的所有分層的流量信息的平均值確定為流量檢測結果。

6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，

所述流量信息至少包括流體流速和/或流體在單位面積上通過的流體流量。

7.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，控制第一面陣子探頭或第二面陣子探頭發(fā)射超聲波信號，包括：

輸入數(shù)字輸入信號和數(shù)字控制信號，并根據(jù)所述數(shù)字輸入信號和數(shù)字控制信號生成高壓驅(qū)動信號，使用所述高壓驅(qū)動信號驅(qū)動所述第一面陣子探頭或第二面陣子探頭發(fā)射超聲波信號。

8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，

所述高壓驅(qū)動信號為延時可調(diào)的高壓脈沖信號，其中，根據(jù)所述數(shù)字控制信號確定所述高壓驅(qū)動信號的如下任一種或多種信息：

信號頻率、脈沖占空比以及脈沖個數(shù)。

9.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，控制第二面陣子探頭或第一面陣子探頭接收超聲波信號，包括：

將第二面陣子探頭或第一面陣子探頭接收的超聲波信號放大設定倍數(shù)后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。

10.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)發(fā)射的超聲波信號與接收的超聲波信號，計算被測流體的不同分層的順逆流時間差，包括：

從接收的超聲波信號中篩選出有效信號，根據(jù)所述發(fā)射的超聲波信號以及所述有效信號計算被測流體的不同分層的順逆流時間差，并根據(jù)所述順逆流時間差計算處理得到被測流體的不同分層的流量信息。