CN104034375B - 用于采用超声波进行流量测量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采用超声波进行流量测量的方法，通过对超声波的顺流逆流传播时间初步判断超声波的传播是否受到干扰，如果受干扰明显，则放弃此次测量值，并且重新测量。如果此测量值在正常区间，则计算顺流逆流的时间差，再判断时间差值是否在正常区间，如果不在正常区间，则放弃此次测量值，重新测量。如果时间差值正常，则将该值保存。重复多次测量，求得多个正常的时间差值，再求出平均值作为瞬时流量的计算依据。该流量测量方法中加入了抗干扰算法，可有效去除因细微气泡或杂质对测量结果造成的影响，可以有效提高测量的精度，同时可有效降低原有管路设计的复杂程度，降低成本。

Description

用于采用超声波进行流量测量的方法

技术领域

本发明涉及采用超声波传播时差法进行流量测量的方法，特别涉及一种能够实现抗干扰的流量测量方法。

背景技术

超声波传播时差法是采用超声波进行流量测量的常用方法之一，其原理是根据超声波信号顺流传播时间和逆流传播时间之差来计算流速，从而计算出流量。由于超声波在水中的传播速度远大于待测流体的流速，因此，必须要对此时差进行精确测量才能达到较高的精度。实际应用中该时差值需要达到几十ps的精度，如果流体中有细微气泡或杂质，这些细微气泡或杂质会对时差测量产生一定量的影响，往往会导致测量误差超标，严重时甚至造成测量失效。

为了能够提高测量的精度，现有的解决方法主要是在流体的管段设计上着手，通过较复杂的流体稳定结构以来减少气泡的产生，同时通过增加过滤器来过滤流体中的杂质。采用此类方法虽然能比较有效的解决现有问题，但存在设计复杂度高，占用空间大，生产成本高等问题，因此使用起来并不方便。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能够有效提高超声波传播时差法进行流量测量时抗干扰能力的测量方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于采用超声波进行流量测量的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

1)测量超声波在流体中的顺流传播时间T1和逆流传播时间T2；

2)比较顺流传播时间T1是否超过设定的顺流传播时间阈值Ts，如未超过设定的顺流传播时间阈值Ts则转入步骤3)，如超过了设定的顺流传播时间阈值Ts则转入步骤1)；

3)比较逆流传播时间T2是否超过设定的逆流传播时间阈值Tn，如未超过设定的逆流传播时间阈值Tn则转入步骤4)，如超过了设定的逆流传播时间阈值Tn则转入步骤1)；

4)计算顺流传播时间T1与逆流传播时间T2的时间差Δt，比较所得时间差Δt是否超过设定的时间差阈值ΔT，如未超过设定的时间差阈值ΔT则转入步骤5)，如超过了设定的时间差阈值ΔT则转入步骤1)；

5)将步骤4)所得的时间差值存储为有效数据，比较有效数据个数是否达到规定的个数n，如达到规定个数n则进入步骤6)，如未达到规定个数n则进入步骤1)；

6)比较有效数据个数达到规定的个数时间是否超过规定测量时间阈值Tc，如未超过规定的测量时间阈值Tc，则计算有效数据的平均值，该平均值作为瞬时流量的计算依据计算流量值，如超过规定的测量时间阈值Tc则进行报错处理。

优选地，在步骤2)中，如超过了设定的顺流传播时间阈值Ts，先比较测量得到的顺流传播时间T1是否超过规定的测量时间阈值Tc，如超过时间阈值Tc，则进行报错处理，如未超过测量时间阈值，则转入步骤1)。

优选地，在步骤3)中，如超过了设定的逆流传播时间阈值Tn，先比较测量得到的逆流传播时间T2是否超过规定的测量时间阈值Tc，如超过时间阈值Tc，则进行报错处理，如未超过测量时间阈值Tc，则转入步骤1)。

优选地，在步骤6)中，计算有效数据的平均值之前先进行滤波运算，将有效数据中偏差较大的值删除。

如上所述，该采用超声波进行流量测量的方法具有以下有益效果：该流量测量方法中加入了抗干扰算法，可有效去除因细微气泡或杂质对测量结果造成的影响，可以有效提高测量的精度，同时可有效降低原有管路设计的复杂程度，降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，该用于采用超声波进行流量测量的方法，其包括如下步骤：

1)首先使用超声波流量计测量超声波在该流体中的顺流传播时间T1和逆流传播时间T2；

2)比较顺流传播时间T1是否超过设定的顺流传播时间阈值Ts，如未超过设定的顺流传播时间阈值Ts则转入步骤3)，如超过了设定的顺流传播时间阈值Ts则转入步骤1)，Ts的值需根据不同流体的性质而定；

3)比较逆流传播时间T2是否超过设定的逆流传播时间阈值Tn，如未超过设定的逆流传播时间阈值Tn则转入步骤4)，如超过了设定的逆流传播时间阈值Tn则转入步骤1)，Ts的值需根据不同流体的性质而定；

4)计算顺流传播时间T1与逆流传播时间T2的时间差At，比较所得时间差At是否超过设定的时间差阈值AT，如未超过设定的时间差阈值AT则转入步骤5)，如超过了设定的时间差阈值AT则转入步骤1)；

5)将步骤4)所得的时间差值存储为有效数据，比较有效数据个数是否达到规定的个数n，如达到规定个数n则进入步骤6)，如未达到规定个数n则进入步骤1)；

6)比较有效数据个数达到规定的个数时间是否超过规定测量时间阈值Tc，如未超过规定的测量时间阈值Tc，则计算有效数据的平均值，该平均值作为瞬时流量的计算依据计算流量值，如超过规定的测量时间阈值Tc则进行报错处理。为了提高测量的精度，计算有效数据的平均值之前先将滤波运算，将有效数据中偏差较大的值删除。

由于执行程序的处理器为多进程处理器，因此在步骤1)进行测量时，每次的时间间隔可能会有所不同，如果时间间隔太长则有可能会影响最终的测量精度，为此作为一种优选方式，在步骤2)、中，如超过了设定的顺流传播时间阈值Ts，可先比较测量得到的顺流传播时间T1是否超过规定的测量时间阈值Tc，如超过时间阈值Tc，则进行报错处理，如未超过测量时间阈值，则再转入步骤1)。同理在步骤3)中，如超过了设定的逆流传播时间阈值Tn，先比较测量得到的逆流传播时间T2时间是否超过规定的测量时间阈值Tc，如超过时间阈值Tc，则进行报错处理，如未超过测量时间阈值Tc，则转入步骤1)。

该用于采用超声波进行流量测量的方法具体原理是通过对超声波的顺流逆流传播时间分别进行计算，根据计算所得的时间初步判断超声波的传播是否受到干扰，如果受干扰明显，则放弃此次测量值，并且重新测量。如果此测量值在正常区间，则计算顺流逆流的时间差，再判断时间差值是否在正常区间，如果不在正常区间，则放弃此次测量值重新测量。如果时间差值正常，则将该值保存。重复多次测量，求得多个正常的时间差值，再对这多个差值进行软件滤波运算，剔除偏差较大的值，再取剩余值的平均值作为瞬时流量的计算依据。

该流量测量方法中加入了抗干扰算法，可有效去除因细微气泡或杂质对测量结果造成的影响，可以有效提高测量的精度，同时可有效降低原有管路设计的复杂程度，降低成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种用于采用超声波进行流量测量的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

1)测量超声波在流体中的顺流传播时间T1和逆流传播时间T2；

2)比较顺流传播时间T1是否超过设定的顺流传播时间阈值Ts，如未超过设定的顺流传播时间阈值Ts则转入步骤3)，如超过了设定的顺流传播时间阈值Ts则转入步骤1)；

3)比较逆流传播时间T2是否超过设定的逆流传播时间阈值Tn，如未超过设定的逆流传播时间阈值Tn则转入步骤4)，如超过了设定的逆流传播时间阈值Tn则转入步骤1)；

4)计算顺流传播时间T1与逆流传播时间T2的时间差Δt，比较所得时间差Δt是否超过设定的时间差阈值ΔT，如未超过设定的时间差阈值ΔT则转入步骤5)，如超过了设定的时间差阈值ΔT则转入步骤1)；

5)将步骤4)所得的时间差值存储为有效数据，比较有效数据个数是否达到规定的个数n，如达到规定个数n则进入步骤6)，如未达到规定个数n则进入步骤1)；

6)比较有效数据个数达到规定的个数时间是否超过规定测量时间阈值Tc，如未超过规定的测量时间阈值Tc，则计算有效数据的平均值，该平均值作为瞬时流量的计算依据计算流量值，如超过规定的测量时间阈值Tc则进行报错处理。

2.根据权利要求1所述的用于采用超声波进行流量测量的方法，其特征在于：在步骤2)中，如超过了设定的顺流传播时间阈值Ts，先比较测量得到的顺流传播时间T1是否超过规定的测量时间阈值Tc，如超过时间阈值Tc，则进行报错处理，如未超过测量时间阈值，则转入步骤1)。

3.根据权利要求2所述的用于采用超声波进行流量测量的方法，其特征在于：在步骤3)中，如超过了设定的逆流传播时间阈值Tn，先比较测量得到的逆流传播时间T2是否超过规定的测量时间阈值Tc，如超过时间阈值Tc，则进行报错处理，如未超过测量时间阈值Tc，则转入步骤1)。

4.根据权利要求3所述的用于采用超声波进行流量测量的方法，其特征在于：在步骤6)中，计算有效数据的平均值之前先进行滤波运算，将有效数据中偏差较大的值删除。