CN111829601B - 流体的多状态参数同步测量方法及装置、电子设备和介质 - Google Patents

流体的多状态参数同步测量方法及装置、电子设备和介质 Download PDF

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CN111829601B CN202010704740.9A CN202010704740A CN111829601B CN 111829601 B CN111829601 B CN 111829601B CN 202010704740 A CN202010704740 A CN 202010704740A CN 111829601 B CN111829601 B CN 111829601B
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Abstract

本发明公开了一种流体的多状态参数同步测量方法，其包括分别预先构建多个状态参数各自关于连续声波在流动状态的液体流体的真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的数学模型；获取所述连续声波在流动状态下的液体流体中的实际顺流传播相位φd和实际逆流传播相位φu；根据所获取的实际顺流传播相位φd、实际逆流传播相位φu和所构建的各个数学模型，同步确定各个状态参数。相应地，本发明还提供了一种流体的多状态参数同步测量装置、电子设备和计算机可读存储介质。

Description

流体的多状态参数同步测量方法及装置、电子设备和介质
技术领域
本发明涉及测量技术，尤其涉及一种流体的多状态参数同步测量方法及装置、电子设备和计算机可读存储介质。
背景技术
流体的状态参数，如流体密度、体积流量和质量流量、含气率的测量在航空航天、石化、医疗、贸易以及科学研究等领域广泛应用。由于超声波测量技术具有不侵入被测介质、响应速度快，且不影响流场等优点，已被广泛应用于工业中以分别用于管道流量测量和气泡检测。
对于体积流量，参见图1a，为现有常用的π型流量计，通过在管路两端分别安装两个超声波换能器，然后基于时间差法即可得到管路中的体积流量。
对于流体密度，超声波密度测量主要采用声波传播法，由于流体只有体积弹性模量E，声波在流体中只能以纵波的形式进行传播，则其传播速度可以表示为：
Figure GDA0003487683650000011
而测量静水中的声波传播速度可通过时间差法求得
Figure GDA0003487683650000012
从而得到密度为
Figure GDA0003487683650000013
其中，(1-M2)为平均Mach数：
Figure GDA0003487683650000014
由于流体流速远远小于声波传播速度，即
Figure GDA0003487683650000015
通常认为此时，流体的流速对流体密度没有影响，因此将流体密度近似约定为
Figure GDA0003487683650000021
针对质量流量，则有差压式质量流量计、热式质量流量计和双涡轮式质量流量计等直接式质量流量计，以及检测件组合(如动能检测件与密度计/体积流量计的组合，或者密度计与体积流量计的组合)求得质量流量的间接式质量流量计。
由此可知，即基于声学理论的管道流动体积流量测量、气泡检测以及液体密度测量等单一技术有了一定的发展。也即是说，目前尚没有一种能够对流体多状态参数进行同步测量的方法或装置。
另一方面，在密度存在变化的情况下，相较于体积流量，质量流量的测量意义重大，并且对于采用间接式质量流量计，要测量质量流量，就需要先测量流体密度。对于流体流速远远小于声速，即
Figure GDA0003487683650000022
的流体，通常认为流体流速对流体密度的影响不大，因此，现有的密度测量方法中均忽略密度的变化。然而，这种方法仅仅适用于流体低速流动的场景，若将其用于高速流动的流体，由于忽略了流速对密度的影响，从而使得测量误差较大，从而导致测量精度较低。
有鉴于此，如何通过一套装置/方法对流体的多状态参数进行同步测量是当前亟需解决的问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本说明书以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种流体的多状态参数同步测量方法及装置、电子设备和计算机可读存储介质。
本发明公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
第一方面，本发明公开了一种流体的多状态参数同步测量方法，其包括：
获取所述连续声波在流动状态下的液体流体中的实际顺流传播相位φd和实际逆流传播相位φu；
根据所获取的所述实际顺流传播相位φd、所述实际逆流传播相位φu和预先构建的每个状态参数的数学模型，同步确定多个所述状态参数；
其中，每个所述状态参数的数学模型均是预先基于连续声波在所述液体流体真实流速下的顺流传播相位φd和逆流传播相位φu构建的。
在本公开的一种示例性实施例中，多个所述状态参数包括液体密度、体积流量和质量流量，其中，
所述液体密度关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第一数学模型为：
Figure GDA0003487683650000031
所述体积流量关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第二数学模型为：
Figure GDA0003487683650000032
所述质量流量关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第三数学模型为：
Figure GDA0003487683650000033
其中，E为所述液体流体的弹性模量，L0为所述连续声波在所述液体流体中的传播长度，f为所述连续声波的频率，R为所述液体流体所在通道的半径。
在本公开的一种示例性实施例中，构建所述第一数学模型的步骤，具体包括：
构建所述液体密度关于所述液体流体真实流速下的弹性模量E和所述连续声波的静水传播速度
Figure GDA0003487683650000041
的第四数学模型；
基于所述连续声波在所述液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位，构建所述静水传播速度关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第五数学模型；
结合所述第五数学模型和所述第四数学模型，得到所述第一数学模型。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第五数学模型为:
Figure GDA0003487683650000042
在本公开的一种示例性实施例中，构建所述第二数学模型的步骤，具体包括：
构建所述体积流量关于所述液体流体真实流速的第六数学模型；基于所述连续声波在所述液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位，构建所述液体流体真实流速关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第七数学模型；
结合所述第七数学模型和所述第六数学模型，得到所述第二数学模型。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第六数学模型为：
Figure GDA0003487683650000043
所述第七数学模型为：
Figure GDA0003487683650000044
在本公开的一种示例性实施例中，构建所述第三数学模型的步骤，具体包括：
构建所述质量流量关于所述液体密度和所述体积流量的第八数学模型；
结合所述第一数学模型、所述第二数学模型和所述第八数学模型，得到所述第三数学模型。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第八数学模型为。
Figure GDA0003487683650000051
在本公开的一种示例性实施例中，获取所述实际顺流传播相位和所述实际逆流传播相位的步骤，具体包括：
采用多侧音的连续波测量方法获取所述连续声波在所述液体流体中的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位；或者，
采用侧音测相的超声波测量方法获取所述连续声波在所述液体流体中的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位；或者，
先采用连续波测量方法获取所述连续声波在所述液体流体中的顺流传播相位和逆流传播相位，然后采用多周期脉冲串作为激励波获取顺流传播的模糊数和逆流传播的模糊数，并结合所获取的顺流传播相位、逆流传播相位和相应的模糊数分别计算得到所述实际顺流传播相位和所述逆流传播相位。
在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：获取所述连续声波的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位时，同步获取所述连续声波的实际传播幅度，并基于所述实际传播幅度和所述实际顺流传播相位、所述实际逆流传播相位，同步确定所述液体流体中的含气率。
第二方面，本发明提供了一种流体的多状态参数同步测量装置，其包括：
数学模型构建模块，用于预先分别构建每个所述状态参数关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位φd和逆流传播相位φu的数学模型；
数据获取模块，用于获取连续声波在流动状态下的液体流体中的实际顺流传播相位φd和实际逆流传播相位φu；
数据处理模块，用于根据所获取的所述实际顺流传播相位φd、所述实际逆流传播相位φu和所述数学模型构建模块所构建的各个状态参数的数学模型，同步确定多个所述状态参数。
在本公开的一种示例性实施例中，多个所述状态参数包括液体密度、体积流量和质量流量，相应地，所述数学模型构建模块包括：
第一数学模型构建单元，用于构建所述液体密度关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第一数学模型；
第二数学模型构建单元，用于构建所述体积流量关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第二数学模型；
第三数学模型构建单元，用于构建所述质量流量关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第三数学模型。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一数学模型构建单元具体包括：
第四数学模型构建子单元，用于基于声波在所述液体流体中以纵波形式进行传播的原理，构建所述液体密度关于所述液体流体真实流速下的弹性模量和所述连续声波在所述液体流体真实流速下的静水传播速度的第四数学模型；
第五数学模型构建子单元，用于基于所述连续声波在所述液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位，构建所述静水传播速度关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第五数学模型；
第一数学模型构建子单元，用于结合所述第四数学模型和所述第五数学模型，得到所述第一数学模型。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第二数学模型构建单元具体包括：
第六数学模型构建子单元，用于构建所述体积流量关于所述液体流体真实流速的第六数学模型；
第七数学模型构建子单元，用于基于所述连续声波在所述液体流体真实速率下的顺流传播相位和逆流传播相位，构建所述液体流体真实流速关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第七数学模型；
第二数学模型构建子单元，用于结合所述第七数学模型和所述第六数学模型，得到所述第二数学模型。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第三数学模型构建单元具体包括：
第八数学模型构建子单元，用于构建所述质量流量关于所述液体流体的密度和所述体积流量的第八数学模型；
第三数学模型构建子单元，用于结合所述第一数学模型构建单元所构建的所述第一数学模型、所述第二数学模型构建单元所构建的第二数学模型和所述第八数学模型，得到所述第三数学模型。
在本公开的一种示例性实施例中，所述数据获取模块还用于在获取所述实际顺流传播相位和所述实际逆流传播相位时，同步获取所述连续声波的实际传播幅度；相应地，所述数据处理模块还用于在确定多个所述状态参数时，基于所述实际传播幅度和所述实际顺流传播相位、所述实际逆流传播相位，同步确定所述液体流体中的含气率。
第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括处理器和存储器：所述存储器用于存储上述任一项所述方法的程序；所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序实现上述任一项所述方法的步骤。
第四方面，本说明书实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时控制所述存储介质所在设备执行上述任一项所述方法的步骤。
本发明的有益效果：
本发明提供的液体流体的多状态参数同步测量方法，综合考虑了管道中存在的液体流体的流动状态，且采用连续声波的方式，通过预先构建每个状态参数关于该连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的数学模型，以构建每个状态参数与顺流传播相位和逆流传播相位之间的直接关系，然后获取该连续声波在流动状态的液体流体中的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位，并结合所构建的各个数学模型来同步确定各个状态参数，即无论该流体是低速流动还是高速流速，都可通过获取该液体流体当前的实际顺逆流传播相位来同步确定该流体的多个状态参数，如液体密度、体积流量和质量流量，从而实现通过一套装置和/或一个方法实现了多状态参数的同步测量，且由于没有对流体的流速进行限制，即没有忽略流速对流体密度的影响，使得测量结果精度更高，且适用场景更广泛。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图：
图1a是现有π型流量测量装置的示意图；
图1b是现有声波换能器同侧安装的外夹式流量测量装置的示意图；
图1c是现有声波换能器异侧安装的外夹式流量测量装置的示意图；
图2是本发明一示例性实施例的液体的多状态参数同步测量方法的流程图；
图3是本发明一示例性实施例的液体的多状态参数同步测量装置的框图；
图4是本发明一示例性实施例的电子设备的框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述的示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。同时，本文所使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本公开概念的教示。
本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。
名词释义：
体积流量(Volume Flowrate)：在本文中，体积流量指的是单位时间里通过过流断面的流体体积或气体体积，以Qv表示。在一些实施例中，该体积流量也称之为瞬时体积流量。
质量流量:在本文中，质量流量指的是单位时间里，流体通过封闭管道或敞开槽有效截面的流体质量。该质量流量与上述体积流量对应，可以表示为体积流量和流体密度的乘积。
顺流传播相位：在本文中，顺流传播相位是指连续声波在流动状态的流体中沿顺流方向传播引起的相位延迟。
逆流传播相位：在本文中，逆流传播相位是指连续声波在流动状态的流体中沿逆流方向传播引起的相位延迟。
顺流传播时间：在本文中，顺流传播时间是指连续声波在流动状态的流体中沿顺流方向传播所需的时间。
逆流传播时间：在本文中，逆流传播时间是指连续声波在流动状态的流体中沿逆流方向传播所需的时间。
静水传播速度：在本文中，静水传播速度是指连续声波在静止状态下的液体流体中的传播速度。
连续波：在本文中，连续波是指一单频的正弦波或余弦波。例如s(t)＝Acos(2π*f1*t)，把这个频率为f1的连续波作为基带信号调制到载波上发射出去，经目标转发后被接收解调，此接收的侧音信号相对于发射信号在相位上延迟了Δφ，即有相位差Δφ。
真实流速：在本文中，真实流速是指流体真实的流速，不做任何假设的流速。本文中，无论该液体流体的真实流速是低速(即Mach小于0.3)还是高速，在构建各个状态参数的数学模型中，都不因流体的真实流速小于声波传播速度而进行近似约定，也即不忽略流体流速对流体密度所产生的实际影响。
参数：
φd顺流传播相位。
φu逆流传播相位。
td顺流传播时间。
tu逆流传播时间。
Figure GDA0003487683650000131
液体流体密度。
E液体流体的弹性模量。
L0连续声波在流动状态下的液体流体中的传播长度。
f连续声波的频率。
R液体流体流经通道的半径。
Figure GDA0003487683650000132
声波在静水中的传播速度。
Figure GDA0003487683650000133
液体流体流速。
L连续声波在π型流量测量装置中的传播长度。
本发明的第一方面，提供了一种液体的多状态参数同步测量方法，用以解决现有技术中因忽略流体流速对密度的影响，而导致现有测量方法应用于高速流动的液体流体进行流量测量时精度低，且无法通过一套设备/方法进行多状态参数同步测量的问题。参见图2，本发明的该流体的多状态参数同步测量方法包括：
S201，预先分别构建液体流体的每个状态参数关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的数学模型。
在一个或多个具体实施方式中，该液体流体的多状态参数具体包括液体密度、体积流量和质量流量，令该液体密度关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的数学模型为第一数学模型；该体积流量关于连续声波在在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的数学模型为第二数学模型；该质量流量关于连续声波在液体流体真实流速下的该顺流传播相位和逆流传播相位的数学模型为第三数学模型。
在一个或多个具体实施方式中，构建上述第一数学模型的步骤具体包括：首先，构建液体密度
Figure GDA0003487683650000141
关于液体流体真实流速下的弹性模量E和该连续声波在该液体流体真实流速下的静水传播速度
Figure GDA0003487683650000142
的第四数学模型；然后，基于连续声波在该液体流体真实流速下的顺流传播相位φd和逆流传播相位φu，构建该静水传播速度
Figure GDA0003487683650000143
关于该顺流传播相位φd和该逆流传播相位φu的第五数学模型；最后，结合上述第四数学模型和第五数学模型，得到该第一数学模型。
在一个或多个具体实施方式中，由于液体流体只有体积弹性模量E，而声波在液体流体中只能以纵波的形式进行传播，其静水传播速度
Figure GDA0003487683650000151
可以表示为：
Figure GDA0003487683650000152
由此可得第四数学模型为：
Figure GDA0003487683650000153
其中，该液体流体的弹性模量E可测得，而该静水传播速度
Figure GDA0003487683650000154
是未知的，因此，为了得到该液体密度，需要求该连续声波在该液体流体中的静水传播速度
Figure GDA0003487683650000155
通常，静水传播速度
Figure GDA0003487683650000156
可根据该连续声波在静止状态下的液体流体中的传播长度L0和传播时间t0得到，即
Figure GDA0003487683650000157
然而，其中，传播时间的测量需要非常精准，且测量难度高，而连续声波的顺、逆流传播相位的测量相对简单，且精度高，因此，为了避免直接测量传播时间，将其转换为相位测量，从而构建该静水传播速度关于相位的第五数学模型，进而确定第一数学模型。
在一个或多个具体实施例中，当采用连续声波作为激励声波时，该连续声波的顺流传播时间td和逆流传播时间tu分别为：
Figure GDA0003487683650000158
Figure GDA0003487683650000159
相应地，该连续声波的顺流传播相位φd和逆流传播相位φu分别为：
Figure GDA00034876836500001510
Figure GDA00034876836500001511
由上述公式(2)可得到：
Figure GDA00034876836500001512
由上述公式(3)可得到：
Figure GDA0003487683650000161
将上述公式(4)和公式(5)联立求和得到在液体流体真实流速下该静水传播速度
Figure GDA0003487683650000162
关于顺流传播相位和逆流传播相位关系式，即第五数学模型为：
Figure GDA0003487683650000163
然后将该第五数学模型，即公式(6)代入上述第四数学模型，即公式(1)得到液体密度关于顺流传播相位和逆流传播相位的第一数学模型：
Figure GDA0003487683650000164
在一个或多个具体实施方式中，构建上述第二数学模型的步骤具体包括：首先，构建体积流量关于液体流体真实流速的第六数学模型；其次，基于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位，构建液体流体真实流速关于顺流传播相位和逆流传播相位的第七数学模型；最后，结合第七数学模型和第六数学模型，得到该第二数学模型。
在一个或多个具体实施方式中，液体流体的体积流量关于液体流体真实流速
Figure GDA0003487683650000165
的第六数学模型为：
Figure GDA0003487683650000166
由该第六数学模型，即公式(8)可知，要求取体积流量，就需要求取液体流体真实流速
Figure GDA0003487683650000167
因此，可构建该液体流体真实流速
Figure GDA0003487683650000168
关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的第七数学模型，具体地，将上述公式(4)和公式(5)联立求差可得到该液体流体真实流速
Figure GDA0003487683650000171
关于顺流传播相位和逆流传播相位的第七数学模型为：
Figure GDA0003487683650000172
在一个或多个具体实施方式中，将上述第七数学模型，即公式(9)代入上述第六数学模型，即公式(8)得到体积流量关于顺流传播相位和逆流传播相位的第二数学模型为：
Figure GDA0003487683650000173
在一个或多个具体实施方式中，构建上述第三数学模型的步骤具体包括：首先，构建该液体流体的质量流量关于液体密度和体积流量的第八数学模型；其次，基于该连续声波在该液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位，分别构建液体密度关于该顺流传播相位和逆流传播相位的第一数学模型，以及构建体积流量关于连续声波在该液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的第二数学模型；最后，结合该第一数学模型、第二数学模型和第八数学模型，得到该第三数学模型。
在一个或多个具体实施方式中，该质量流量关于液体密度和体积流量的第八数学模型为：
Figure GDA0003487683650000174
由该公式(11)可知，要求取质量流量，就需要先分别求取液体密度和体积流量。其中，该液体密度的求取方法，可通过构建液体密度关于顺流传播相位和逆流传播相位的数学模型，具体地，构建数学模型的方法与上述构建第一数学模型的原理相同，这里不再赘述。同理，该体积流量的求取方法也可通过构建体积流量关于顺流传播相位和逆流传播相位的数学模型，具体地，构建数学模型的方法与上述构建第二数学模型的原理相同，这里不再赘述。
在一个或多个具体实施方式中，将上述第一数学模型(即公式(7))和第二数学模型(即公式(10)代入第八数学模型(即公式(11))，得到质量流量关于顺流传播相位和逆流传播相位的第三数学模型为：
Figure GDA0003487683650000181
S203，获取连续声波在流动状态下的液体流体中的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位。
在一个或多个具体实施例中，可采用多侧音的方法获取连续声波在流动状态下的液体流体中的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位。
在一个或多个具体实施例中，也可采用基于侧音测相的超声波流量测量方法获取该连续声波在流动状态下的液体流体中的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位。
在一个或多个具体实施例中，先采用获取连续波(或连续声波)在液体流体真实流速下的顺流相位差Φfrac_d和逆流相位差Φfrac_u，然后采用与该连续波(或连续声波)相同频率的多周期脉冲波(或脉冲串)作为激励声波，分别获取顺流传播的模糊数和逆流传播的模糊数，然后根据该顺流相位差和逆流相位差分别结合相应的模糊数进行计算得到该实际顺流传播相位和实际逆流传播相位。
在一个或多个具体实施方式中，当采用与连续声波频率相同的频率f的脉冲串作为激励声波进行顺流测量和逆流测量时，在发射端发射端发射10-20个周期即可，或者可根据实际需要调整周期个数，但保持在50个周期以内。通常，最大周期数Nmax需满足：
Figure GDA0003487683650000191
在一个或多个具体实施方式中，当在接收端接收到经过延时后的延时信号(由发射端发射的)后，利用延时估计算法分别得到顺流传播的延时估计(即顺流传播时间td)和逆流传播的延时估计(即逆流传播时间tu)；然后，根据该延时估计分别计算顺流传播中的模糊数Intd＝[td·f]0.5和逆流传播中的模糊数Intu＝[tu·f]0.5，并根据获取到顺流相位差和逆流相位差，各自结合相应的模糊数进行计算即可得到实际顺流传播相位Φd(f)＝Intd×360+Φfrac_d和逆流传播相位Φu(f)＝Intu×360+Φfrac_u。
S205，根据步骤S203中所获取的实际顺流传播相位、实际逆流传播相位，以及上述步骤S201中所构建的数学模型，同步确定多个状态参数。
在一个或多个具体实施例中，将上述步骤S203中所获取的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位分别同步代入上述构建的第一数学模型、第二数学模型和第三数学模型，即该第一、二、三数学模型中顺流传播相位取值为获取到的该实际顺流传播相位，该第一、二、三数学模型中逆流传播相位取值为获取到的该实际逆流传播相位，然后同步对该第一、二、三数学模型进行计算即得到液体密度、体积流量和质量流量。
本发明通过预先构建多状态参数各自关于该连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的数学模型，以构建各个状态参数各自与顺流传播相位和逆流传播相位之间的直接关系，然后通过直接获取该连续声波在液体流体中的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位，并同步代入所构建的各个数学模型，以同步确定各个状态参数，从而实现基于一套装置对多个状态参数进行同步测量，并且由于没有对流体流速进行任何限制，使得本方法可适应于低速和高速场景，且测量精度高。
在一个或多个实施方式中，本发明公开的该多状态参数同步测量方法还包括：在获取连续声波的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位时，同步获取连续声波的实际传播幅度，然后基于该实际传播幅度和实际顺流传播相位、实际逆流传播相位，同步确定液体流体中的含气率。
在一个或多个具体实施方式中，根据同步获取的实际传播幅度计算幅度方差，若所获取的实际传播幅度和幅度方差变化强烈时，则判定该液体流体中含有气泡，并根据数据库中预存的声波幅度值与含气率映射表得到被测的该液体流体中的含气率。
实施例一
参见图1a，以声波作为激励声波，以π型流量测量装置为例对本发明的流体的多状态参数同步测量方法进行说明。
本实施例的该同步测量方法，包括上述步骤S201-S205，即先分别构建液体流体的多个状态参数，如液体密度、体积流量和质量流量，关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的第一、二、三数学模型，然后，获取连续声波在液体流体中的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位，并将获取到的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位同步代入所构建的第一、二、三数学模型中即可同步得到该液体的多个状态参数，即液体密度、体积流量和质量流量。
本实施例中，由图1a可知，该连续声波在该π型流量测量装置的传播长度为L0＝L，相应地，其顺流传播时间td和逆流传播时间tu分别为：
Figure GDA0003487683650000211
则相应地，该连续声波的顺流传播相位φd和逆流传播相位φu分别为：
Figure GDA0003487683650000212
Figure GDA0003487683650000213
由上述公式(13)可得到：
Figure GDA0003487683650000214
由上述公式(14)可得到：
Figure GDA0003487683650000215
然后，将公式(15)和公式(16)联立求和得到在该π型流量测量装置中，该连续声波在液体流体真实流速下的静水传播速度
Figure GDA0003487683650000216
的第五数学模型为：
Figure GDA0003487683650000217
将该公式(17)代入上述第一数学模型，即公式(1)，即可得到π型流量测量装置中液体密度关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位φd和逆流传播相位φu的第一数学模型：
Figure GDA0003487683650000221
本实施例中，将上述公式(15)和(16)联立求差可得到该液体流体真实流速
Figure GDA0003487683650000225
关于上述顺流传播相位和逆流传播相位的第七数学模型为：
Figure GDA0003487683650000222
本实施例中，将该第七数学模型代入上述第六数学模型，即将公式(19)代入公式(8)得到π型流量测量装置中体积流量关于顺流传播相位和逆流传播相位的第二数学模型为：
Figure GDA0003487683650000223
本实施例中，将上述第一数学模型和第二数学模型代入第八数学模型，即将公式(18)和公式(20)代入公式(11)得到π型流量测量装置中质量流量关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的第三数学模型为：
Figure GDA0003487683650000224
然后，获取连续声波在流动状态下的液体流体中的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位；最后，将获取到的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位同步代入上述公式(18)、(20)和(21)中，同步计算得到该π型流量测量装置中的液体密度、体积流量和质量流量。
本实施例中，令传播长度L＝0.2m，
Figure GDA0003487683650000231
以及
Figure GDA0003487683650000232
连续声波中相位延时的范围为∈(-180°,180°)。当采用连续波测量方法获取到顺流相位差φfrac_d＝162.1192和逆流相位差φfrac_u＝82.1477；然后，以频率f为1MHz的脉冲波为激励波，令发射端发射20个周期，并根据发射端和接收端的信号，利用延时估计法计算得到顺流传播的延时估计值，即顺流传播时间为td＝1.3246×10-4s，逆流传播的延时估计值，即逆流传播时间为tu＝1.3424×10-4s，并分别根据该顺流传播时间和逆流传播时间求取顺流传播中的模糊数和逆流传播中的模糊数为:
顺流传播中的模糊数：Int＝[t·f]0.5＝[1.3246×104×1×106]＝132；
逆流传播中的模糊数：Intu＝[tu·f]0.5＝[1.3424×104×1×106]＝134。
然后，通过连续波测量的含模糊数的相位，分别得到实际顺流传播相位为：φd(1MHz)＝Intd×360+φfrac-d＝47682.1192；实际逆流传播相位为：Φu(1MHz)＝Intu×360+Φfrac_u＝48322.1477。
相较于侧音测相方法中运用多个频率声波，本实施例只用一个频率声波。在脉冲波中，本发明实施例利用多周期激励，使得接收端的信号呈现出连续波的情况，避免了传统脉冲波测量中探头频率不一致的问题。本发明实施例利用多周期脉冲波体制获得快速获得模糊数，从而保证了测量范围。同时利用连续波方法获得高精度测量。
最后，将该实际顺流传播相位和实际逆流传播相位同步代入上述公式(18)、(20)和(21)中，同步计算得到该π型流量测量装置中的液体密度、体积流量和质量流量。
实施例二
参见图1b以连续声波作为激励声波，以声波换能器同侧安装的外夹式流量测量装置，为例对本发明的流体的多状态参数同步测量方法进行说明。
本实施例的流体的多状态参数同步测量方法包括上述步骤S201-S205，不同的是，本实施例中的该同步测量方法中，由于声波换能器同侧安装的外夹式流量测量装置中的声波换能器与π型流量测量装置中的声波换能器所安装位置的不同，从而导致连续声波在液体流体真实流速下的传播长度不同、顺流传播相位和逆流传播相位不同，相应地，所构建得到的第一、二、三数学模型不同。
本实施例中，由图1b可知，该连续声波在声波换能器同侧安装的外夹式流量测量装置中的传播长度L0＝4R/cosθ3，而顺流传播时间td和逆流传播时间tu分别为：
Figure GDA0003487683650000241
则相应地，该连续声波的顺流传播相位φd和逆流传播相位φu分别为：
Figure GDA0003487683650000242
Figure GDA0003487683650000243
由上述公式(22)可得到：
Figure GDA0003487683650000244
由上述公式(23)可得到：
Figure GDA0003487683650000245
将上述公式(24)和公式(25)联立求和得到该声波换能器同侧安装型外夹式流量测量装置中连续声波在液体流体真实流速下的静水传播速度
Figure GDA0003487683650000246
关于顺流传播相位和逆流传播相位关系式，即第五数学模型为：
Figure GDA0003487683650000251
然后将该第五数学模型，即公式(26)代入上述第四数学模型，即公式(1)得到声波换能器同侧安装型外夹式流量测量装置中液体密度的第一数学模型为：
Figure GDA0003487683650000252
本实施例中，将上述公式(24)和公式(25)联立求差得到该声波换能器同侧安装型外夹式流量测量装置中流体真实流速
Figure GDA0003487683650000255
关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的第七数学模型为：
Figure GDA0003487683650000253
然后，将该公式(28)代入上述公式(8)，得到声波换能器同侧安装型外夹式流量测量装置中体积流量关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的第二数学模型为：
Figure GDA0003487683650000254
本实施例中，将上述第一数学模型和第二数学模型代入第八数学模型，即将公式(27)和公式(29)代入公式(11)得到π型流量测量装置中质量流量关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的第三数学模型为：
Figure GDA0003487683650000261
然后，获取连续声波在流动状态下的液体流体中的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位；最后，将获取到的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位同步代入上述公式(27)、(29)、(30)中，同步计算得到该声波换能器同侧安装的外夹式流量测量装置中的液体密度、体积流量和质量流量。
实施例三
参见图1c，以连续声波作为激励声波，以声波换能器异侧安装的外夹式流量测量装置为例对本发明的流体的多状态参数同步测量方法进行说明。
本实施例的多状态参数同步测量方法包括上述实施例一中的步骤S201-S205，不同的是，本实施例中的该同步测量方法中，由于声波换能器异侧安装的外夹式流量测量装置中的声波换能器与π型流量测量装置中的声波换能器所安装位置的不同，从而导致连续声波在液体流体真实流速下的传播长度不同、顺流传播相位和逆流传播相位不同，相应地，所构建得到的第一、二、三数学模型不同。
本实施例中，由图1c可知，该连续声波在声波换能器异侧安装型的外夹式流量测量装置中的传播长度L0＝2R/cosθ3，而顺流传播时间td和逆流传播时间tu分别为：
Figure GDA0003487683650000262
则相应地，该连续声波在该液体流体真实流速下的顺流传播相位φd和逆流传播相位φu分别为：
Figure GDA0003487683650000271
Figure GDA0003487683650000272
由上述公式(31)可得到：
Figure GDA0003487683650000273
由上述公式(32)可得到：
Figure GDA0003487683650000274
将上述公式(33)和(34)联立求和得到该声波换能器异侧安装型外夹式流量测量装置中，连续声波在液体流体真实流速下的静水传播速度
Figure GDA0003487683650000275
关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位关系式，即第五数学模型为：
Figure GDA0003487683650000276
然后将该第五数学模型，即公式(35)代入上述第四数学模型，即公式(1)中得到声波换能器异侧安装型外夹式流量测量装置中液体密度的第一数学模型为：
Figure GDA0003487683650000277
本实施例中，将上述公式(33)和(34)联立求差得到该声波换能器异侧安装型外夹式流量测量装置中该液体流体真实流速
Figure GDA0003487683650000278
关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的第七数学模型为：
Figure GDA0003487683650000279
本实施例中，将上述第七数学模型，即公式(37)代入上述第六数学模型(8)得到声波换能器异侧安装的外夹式流量测量装置中体积流量关于该连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的第二数学模型为：
Figure GDA0003487683650000281
本实施例中，将上述第一数学模型和第二数学模型代入第八数学模型，即将公式(38)和公式(36)代入上述公式(11)得到声波换能器异侧安装的外夹式流量测量装置中质量流量关于连续声波在液体流体真实流速下的顺利传播相位和逆流传播相位的第三数学模型：
Figure GDA0003487683650000282
然后，获取连续声波在流动状态下的液体流体中的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位；最后，将获取到的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位同步代入上述公式(36)、(38)、(39)中，同步计算得到该声波换能器异侧安装的外夹式流量测量装置中的液体密度、体积流量和质量流量。
实施例四
基于与上述液体的多状态参数同步测量方法相同的发明构思，本发明的第二方面，还提供了一种液体的多状态参数同步测量装置，下面结合附图和具体实施例进行详细说明。
参见图3，为本发明一示例性实施例的流体的多状态参数同步测量装置的框图，具体地，该同步测量装置包括：数学模型构建模块，用于预先分别构建每个状态参数关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位φd和逆流传播相位φu的数学模型；数据获取模块，用于获取连续声波在流动状态下的液体流体中的实际顺流传播相位φd和实际逆流传播相位φu；数据处理模块，用于根据所获取的实际顺流传播相位φd、实际逆流传播相位φu和所构建各个状态参数的数学模型，同步确定该多个状态参数。
本实施例中，该多个状态参数包括液体密度、体积流量和质量流量，令液体密度关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的数学模型为第一数学模型，令体积流量关于连续声波在液体流体真实流速下的该顺流传播相位和逆流传播相位的数学模型为第二数学模型，质量流量关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的数学模型为第三数学模型，相应地，本实施例中，该数学模型构建模块具体包括：第一数学模型构建单元，用于构建液体密度关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的第一数学模型；第二数学模型构建单元，用于构建体积流量关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的第二数学模型；第三数学模型构建单元，用于构建质量流量关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的第三数学模型。
在一个或多个实施方式中，该第一数学模型构建单元具体包括：第四数学模型构建子单元，用于基于声波在液体流体中以纵波形式进行传播的原理，构建液体密度关于液体流体真实流速下的弹性模量和连续声波在液体流体真实流速下的静水传播速度的第四数学模型；第五数学模型构建子单元，用于基于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位，构建静水传播速度关于顺流传播相位和逆流传播相位的第五数学模型；第一数学模型构建子单元，用于结合第四数学模型和第五数学模型，得到第一数学模型。
在一个或多个实施方式中，该第二数学模型构建单元具体包括：第六数学模型构建子单元，用于构建体积流量关于液体流体真实流速的第六数学模型；第七数学模型构建子单元，用于基于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位，构建液体流体真实流速关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位的第七数学模型；第二数学模型构建子单元，用于结合第七数学模型和第六数学模型，得到第二数学模型。
一个或多个实施方式中，该第三数学模型构建单元具体包括：第八数学模型构建子单元，用于构建质量流量关于液体流体的密度和体积流量的第八数学模型；第三数学模型构建子单元，用于结合第一数学模型构建单元所构建的第一数学模型、第二数学模型构建单元所构建的第二数学模型，以及第八数学模型，得到第三数学模型。
实施例五
本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器502、处理器501及存储在存储器502上并可在处理器501上运行的计算机程序，所述处理器501执行所述程序时实现前文所述方法的步骤。为了便于说明，仅示出了与本说明书实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本说明书实施例方法部分。该电子设备，可以是包括各种电子设备，PC电脑、网络云服务器，甚至手机、平板电脑、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、POS(Point of Sales，销售终端)、车载电脑、台式电脑等任意电子设备。
具体地，图4示出的与本说明书实施例提供的技术方案相关的电子设备组成结构框图，总线500可以包括任意数量的互联的总线和桥，其将包括由处理器501代表的一个或多个处理器和存储器502代表的存储器的各种电路链接在一起。总线500还可以将诸如***设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。通信接口503在总线500和接收器和/或发送器504之间提供接口，接收器和/或发送器504可以是分开独立的接收器或发送器也可以是同一个元件如收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器501负责管理总线500和通常的处理，而存储器502可以被用于存储处理器501在执行操作时所使用的数据。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个计算机可读存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的上述方法。
所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该计算机可读介质实现如下功能：分别构建每个所述状态参数关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位φd和逆流传播相位φu的数学模型；获取所述连续声波在流动状态下的液体流体中的实际顺流传播相位φd和实际逆流传播相位φu；根据所获取的所述实际顺流传播相位φd、所述实际逆流传播相位φu和所构建的数学模型，同步确定多个所述状态参数。
本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化唯一不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施例的方法。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (16)

1.一种流体的多状态参数同步测量方法，其特征在于，包括：
获取连续声波在流动状态下的液体流体中的实际顺流传播相位φd和实际逆流传播相位φu；
根据所获取的所述实际顺流传播相位φd、所述实际逆流传播相位φu和预先构建的每个状态参数的数学模型，同步确定多个所述状态参数；
其中，每个所述状态参数的数学模型均是预先基于连续声波在所述液体流体的真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位构建的；
多个所述状态参数包括液体密度、体积流量和质量流量，其中，
所述液体密度关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第一数学模型为：
Figure FDA0003497252920000011
所述体积流量关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第二数学模型为：
Figure FDA0003497252920000012
所述质量流量关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第三数学模型为：
Figure FDA0003497252920000013
其中，E为所述液体流体的弹性模量，L0为所述连续声波在所述液体流体中的传播长度，f为所述连续声波的频率，R为所述液体流体所在管道通道的半径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建所述第一数学模型的步骤，具体包括：
构建所述液体密度关于所述液体流体的真实流速下的弹性模量E和所述连续声波的静水传播速度
Figure 1
的第四数学模型；
基于所述连续声波在所述液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位，构建所述静水传播速度关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第五数学模型；
结合所述第五数学模型和所述第四数学模型，得到所述第一数学模型。
3.根权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第五数学模型为:
Figure FDA0003497252920000021
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，构建所述第二数学模型的步骤，具体包括：
构建所述体积流量关于所述液体流体真实流速的第六数学模型；
基于所述连续声波在所述液体流体真实速率下的所述顺流传播相位和所述逆流传播相位，构建所述液体流体真实流速关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第七数学模型；
结合所述第七数学模型和所述第六数学模型，得到所述第二数学模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第六数学模型为：
Figure FDA0003497252920000022
所述第七数学模型为：
Figure FDA0003497252920000023
其中，
Figure FDA0003497252920000024
为液体流体流速，L为连续声波在π型流量测量装置中的传播长度，L＝L0。
6.根据权利要求2至5中任一所述的方法，其特征在于，构建所述第三数学模型的步骤，具体包括：
构建所述质量流量关于所述液体密度和所述体积流量的第八数学模型；
结合所述第一数学模型、所述第二数学模型和所述第八数学模型，得到所述第三数学模型。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第八数学模型为
Figure FDA0003497252920000031
8.根据权利要求1至5中任一所述的方法，其特征在于，获取所述实际顺流传播相位和所述实际逆流传播相位的步骤，具体包括：
采用多侧音的连续波测量方法获取所述连续声波在所述液体流体中的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位；或者，
采用侧音测相的超声波测量方法获取所述连续声波在所述液体流体中的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位；或者，
先采用连续波测量方法获取所述连续声波在所述液体流体中的顺流相位差和逆流相位差，然后采用多周期脉冲串作为激励波分别获取顺流传播的模糊数和逆流传播的模糊数，并结合所述顺流相位差、所述逆流相位差和相应的模糊数分别计算得到所述实际顺流传播相位和所述逆流传播相位。
9.根据权利要求1至5中任一所述的方法，其特征在于，还包括：获取所述连续声波的实际顺流传播相位和实际逆流传播相位时，同步获取所述连续声波的实际传播幅度，并基于所述实际传播幅度和所述实际顺流传播相位、所述实际逆流传播相位，同步确定所述液体流体中的含气率。
10.一种流体的多状态参数同步测量装置，其特征在于，包括：
数学模型构建模块，用于预先分别构建每个所述状态参数关于连续声波在液体流体真实流速下的顺流传播相位φd和逆流传播相位φu的数学模型；
数据获取模块，用于获取连续声波在流动状态下的液体流体中的实际顺流传播相位φd和实际逆流传播相位φu；
数据处理模块，用于根据所获取的所述实际顺流传播相位φd、所述实际逆流传播相位φu和所述数学模型构建模块所构建的各个数学模型，同步确定多个所述状态参数；
多个所述状态参数包括液体密度、体积流量和质量流量，相应地，所述数学模型构建模块包括：
第一数学模型构建单元，用于构建所述液体密度关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第一数学模型：
Figure FDA0003497252920000041
第二数学模型构建单元，用于构建所述体积流量关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第二数学模型：
Figure FDA0003497252920000042
第三数学模型构建单元，用于构建所述质量流量关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第三数学模型：
Figure FDA0003497252920000043
其中，E为所述液体流体的弹性模量，L0为所述连续声波在所述液体流体中的传播长度，f为所述连续声波的频率，R为所述液体流体所在管道通道的半径。
11.根据权利要求10所述的同步测量装置，其特征在于，所述第一数学模型构建单元具体包括：
第四数学模型构建子单元，用于基于声波在所述液体流体中以纵波形式进行传播的原理，构建所述液体密度关于所述液体流体真实流速下的弹性模量和所述连续声波在所述液体流体真实流速下的静水传播速度的第四数学模型；
第五数学模型构建子单元，用于基于所述连续声波在所述液体流体真实流速下的顺流传播相位和逆流传播相位，构建所述静水传播速度关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第五数学模型；
第一数学模型构建子单元，用于结合所述第四数学模型和所述第五数学模型，得到所述第一数学模型。
12.根据权利要求10所述的同步测量装置，其特征在于，所述第二数学模型构建单元具体包括：
第六数学模型构建子单元，用于构建所述体积流量关于所述液体流体真实流速的第六数学模型；
第七数学模型构建子单元，用于基于所述连续声波在所述液体流体真实速率下的所述顺流传播相位和所述逆流传播相位，构建所述液体流体真实流速关于所述顺流传播相位和所述逆流传播相位的第七数学模型；
第二数学模型构建子单元，用于结合所述第七数学模型和所述第六数学模型，得到所述第二数学模型。
13.根据权利要求10所述的同步测量装置，其特征在于，所述第三数学模型构建单元具体包括：
第八数学模型构建子单元，用于构建所述质量流量关于所述液体流体的密度和所述体积流量的第八数学模型；
第三数学模型构建子单元，用于结合所述第一数学模型构建单元所构建的所述第一数学模型、所述第二数学模型构建单元所构建的所述第二数学模型，以及所述第八数学模型，得到所述第三数学模型。
14.根据权利要求10至13中任一所述的同步测量装置，其特征在于，所述数据获取模块还用于在获取所述实际顺流传播相位和所述实际逆流传播相位时，同步获取所述连续声波的实际传播幅度；相应地，所述数据处理模块还用于在确定多个所述状态参数时，基于所述实际传播幅度和所述实际顺流传播相位、所述实际逆流传播相位，同步确定所述液体流体中的含气率。
15.一种电子设备，包括至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，
所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器用于存储执行权利要求1至9中任一所述方法的程序；
所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
16.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至9中任一所述方法的步骤。
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