[發明專利]一種管道內液體流速非接觸測量方法及裝置

有效

• 申請號: 202210002529.1
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114019496B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 馬華東;周安福;梁雨萌;溫昕哲
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G01S13/58
• 分類號: G01S13/58;G01P5/00
• 代理公司: 北京金咨知識產權代理有限公司 11612
• 代理人: 薛海波

1.一種管道內液體流速非接觸測量方法，其特征在于，包括：

毫米波雷達在離目標管道設定距離的位置發射調制連續信號后，接收所述毫米波雷達采集的由所述目標管道和干擾物反射回來的多個反射信號，檢測各反射信號的距離和強度信息；其中，所述毫米波雷達通過多個接收天線組成的陣列接收所述調制連續信號；

獲取距離與所述設定距離匹配的反射信號的強度，提取出該強度的反射信號以作為所述目標管道的目標反射信號；

對所述毫米波雷達中的每個接收天線接收到的目標反射信號分別做快速傅里葉變換，得到各接收天線對應的目標反射信號的頻域信號；

根據各頻域信號的選擇對所述目標管道感知效果最強的接收天線作為最佳信道，將所述最佳信道所對應頻域信號中振幅最大的頻率作為液體流動頻率，所述液體流動頻率用于表征所述目標管道中液體流動的周期性；

根據所述目標管道管徑、驅動泵的對所述目標管道的擠壓特性確定所述目標管道中每個周期內液體的單位流量，根據所述單位流量和所述液體流動頻率計算所述目標管道內液體的流速，所述擠壓特性為所述驅動泵旋轉一周對所述目標管道的擠壓次數。

2.根據權利要求1所述的管道內液體流速非接觸測量方法，其特征在于，對所述毫米波雷達中的每個接收天線接收到的目標反射信號分別做快速傅里葉變換之前，還包括：

對所述毫米波雷達中的每個接收天線接收到的目標反射信號進行帶通濾波，以去除環境噪聲和諧振引起的干擾。

3.根據權利要求1所述的管道內液體流速非接觸測量方法，其特征在于，根據各頻域信號的選擇對所述目標管道感知效果最強的接收天線作為最佳信道，包括：

計算每個頻域信號中各頻率最大振幅和平均振幅的比值，將所述比值最大的頻域信號對應的接收天線作為最佳信道。

4.根據權利要求1所述的管道內液體流速非接觸測量方法，其特征在于，對所述毫米波雷達中的每個接收天線接收到的目標反射信號分別做快速傅里葉變換之前，話包括：

對所述毫米波雷達中的每個接收天線接收到的目標反射信號進行信號放大處理。

5.根據權利要求1所述的管道內液體流速非接觸測量方法，其特征在于，所述方法還包括：

沿所述目標管道設置多個毫米波雷達，分別根據各毫米波雷達采集到的信號對計算所述目標管道中的液體流速，去除各液體流速中的最高值和最低值后求平均，得到最終的液體流速。

6.一種管道內液體流速非接觸檢測設備，其特征在于，包括：

至少一個毫米波雷達，所述毫米波雷達內設有由多個接收天線組成的天線陣列；

數據預處理模塊，用于獲取所述毫米波雷達采集的由目標管道和干擾物反射回來的多個反射信號，檢測各反射信號的距離和強度信息；獲取距離與設定距離匹配的反射信號的強度，提取出該強度的反射信號以作為所述目標管道的目標反射信號；

處理器模塊，用于對所述毫米波雷達中的每個接收天線接收到的目標反射信號分別做快速傅里葉變換，得到各接收天線對應的目標反射信號的頻域信號；根據各頻域信號的選擇對所述目標管道感知效果最強的接收天線作為最佳信道，將所述最佳信道所對應頻域信號中振幅最大的頻率作為液體流動頻率，所述液體流動頻率用于表征所述目標管道中液體流動的周期性；根據所述目標管道管徑、驅動泵的對所述目標管道的擠壓特性確定所述目標管道中每個周期內液體的單位流量，根據所述單位流量和所述液體流動頻率計算所述目標管道內液體的流速，所述擠壓特性為所述驅動泵旋轉一周對所述目標管道的擠壓次數。

7.根據權利要求6所述的管道內液體流速非接觸檢測設備，其特征在于，所述設備還包括帶通濾波器，用于對所述毫米波雷達中的每個接收天線接收到的目標反射信號進行帶通濾波，以去除環境噪音和諧振的干擾。

8.根據權利要求7所述的管道內液體流速非接觸檢測設備，其特征在于，所述設備還包括信號放大電路，用于對所述毫米波雷達中的每個接收天線接收到的目標反射信號進行信號放大處理。