一種超聲波流量計量方法及裝置與流程

本發明涉及信息技術領域，具體涉及一種超聲波流量計量方法及裝置。

背景技術：

目前，利用超聲波原理的水表和熱能表用于各種場所。

超聲波測量是通過換能器發送和接收超聲波信號，應用時差法來測量管道中流體的流量，這要求超聲波不被阻擋，能夠被正常接收到。而一旦管道流體中有異物或由于換能器本身的原因，造成超聲波信號不穩，有較大雜波時，通常的測量流量的方法就會產生誤差。

因此，如何提出一種方法，能夠在存在信號干擾的情況下減小測量誤差成為亟待解決的問題。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種超聲波流量計量方法及裝置。

一方面，本發明提出一種超聲波流量計量方法，包括：

根據第一閾值獲取第一時間和第二時間，其中，所述第一閾值為預先設定的超聲波振幅值，所述第一時間為第一信號從第一換能器發出并被第二換能器接收且所述第一信號振幅增大到所述第一閾值所用的時間，所述第二時間為第二信號從所述第二換能器發出并被所述第一換能器接收且所述第二信號振幅增大到所述第一閾值所用的時間；

若在第一預定采樣次數內，所述第一時間和所述第二時間的差值的絕對值大于預設值的次數大于預設次數，則將所述第一閾值切換為第二閾值，其中，所述第二閾值為預先設定的超聲波振幅值，所述第二閾值大于所述第一閾值且振幅增大到所述第一閾值的采樣波和振幅增大到所述第二閾值的采樣波為不同的采樣波；

根據所述第二閾值獲取第三時間和第四時間，并根據所述第三時間和所述第四時間計算流量，其中，所述第三時間為所述第一信號從所述第一換能器發出并被所述第二換能器接收且所述第一信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間，所述第四時間為所述第二信號從所述第二換能器發出并被所述第一換能器接收且所述第二信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間。

另一方面，本發明提供一種超聲波流量計量裝置，包括：

獲取單元，用于根據第一閾值獲取第一時間和第二時間，其中，所述第一閾值為預先設定的超聲波振幅值，所述第一時間為第一信號從第一換能器發出并被第二換能器接收且所述第一信號振幅增強到所述第一閾值所用的時間，所述第二時間為第二信號從第二換能器發出并被第一換能器接收且所述第二信號振幅增強到所述第一閾值所用的時間；

切換單元，用于若在第一預定采樣次數內，所述第一時間和所述第二時間的差值的絕對值大于預設值的次數大于預設次數，則將所述第一閾值切換為第二閾值，其中，所述第二閾值為預先設定的超聲波振幅值，所述第二閾值大于所述第一閾值且振幅增大到所述第一閾值的采樣波和振幅增大到所述第二閾值的采樣波為不同的采樣波；

計算單元，用于根據所述第二閾值獲取第三時間和第四時間，并根據所述第三時間和所述第四時間計算流量，其中，所述第三時間為所述第一信號從所述第一換能器發出并被所述第二換能器接收且所述第一信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間，所述第四時間為所述第二信號從所述第二換能器發出并被所述第一換能器接收且所述第二信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間。

本發明提供的超聲波流量計量方法及裝置，由于能夠通過判斷超聲波測量時差信號的異常情況而切換閾值，從而獲得正常的時差信號，減小了超聲波流量測量的誤差。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明一實施例超聲波流量計量方法的流程示意圖；

圖2為本發明另一實施例超聲波流量計量方法的流程示意圖；

圖3為本發明實施例超聲波流量計量裝置的結構示意圖；

圖4為本發明實施例超聲波流量計量裝置實體結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

圖1為本發明一實施例超聲波流量計量方法的流程示意圖，如圖1所示，本發明提供的超聲波流量計量方法，包括：

S101、根據第一閾值獲取第一時間和第二時間，其中，所述第一閾值為預先設定的超聲波振幅值，所述第一時間為第一信號從第一換能器發出并被第二換能器接收且所述第一信號振幅增大到所述第一閾值所用的時間，所述第二時間為第二信號從所述第二換能器發出并被所述第一換能器接收且所述第二信號振幅增大到所述第一閾值所用的時間；

具體地，超聲波流量計量裝置通過第一換能器向第二換能器發送第一信號，所述第二換能器接收到所述第一信號且所述第一信號的振幅是逐漸增大的，當所述第一信號的振幅增大到第一閾值時，第二換能器采集所述第一信號從第一換能器發出并被第二換能器接收且所述第一信號振幅增大到所述第一閾值所用的時間，即第一時間。超聲波流量計量裝置通過第二換能器向第一換能器發送第二信號，所述第一換能器接收到所述第二信號且所述第二信號的振幅是逐漸增大的，當所述第二信號的振幅增大到第一閾值時，第一換能器采集所述第二信號從第二換能器發出并被第一換能器接收且所述第二信號振幅增大到所述第一閾值所用的時間，即第二時間。其中，所述第一閾值為預先設定的超聲波振幅值。所述第一閾值，根據實際情況進行設置，此處不做具體限定。

S102、若在第一預定采樣次數內，所述第一時間和所述第二時間的差值的絕對值大于預設值的次數大于預設次數，則將所述第一閾值切換為第二閾值，其中，所述第二閾值為預先設定的超聲波振幅值，所述第二閾值大于所述第一閾值且振幅增大到所述第一閾值的采樣波和振幅增大到所述第二閾值的采樣波為不同的采樣波；

具體地，超聲波流量計量裝置進行了第一預定采樣次數采樣，獲得了所述第一預定采樣次數的所述第一時間和所述第二時間，對比所述第一時間和所述第二時間的差值的絕對值與預設值，如果所述第一時間和所述第二時間的差值的絕對值大于所述預設值的次數大于預設次數，那么將所述第一閾值切換為第二閾值。其中，所述第二閾值為預先設定的超聲波振幅值，并且所述第二閾值大于所述第一閾值。振幅增大到所述第一閾值的采樣波和振幅增大到所述第二閾值的采樣波為不同的采樣波，例如所述第一閾值的采樣波為所述第一信號或所述第二信號的第二個波，所述第二閾值的采樣波為所述第一信號或所述第二信號的第四個波。所述第二閾值、第一預定采樣次數、所述預設值和所述預設次數根據實際情況進行設定，此處不做限定。

S103、根據所述第二閾值獲取第三時間和第四時間，并根據所述第三時間和所述第四時間計算流量，其中，所述第三時間為所述第一信號從所述第一換能器發出并被所述第二換能器接收且所述第一信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間，所述第四時間為所述第二信號從所述第二換能器發出并被所述第一換能器接收且所述第二信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間。

具體地，超聲波流量計量裝置通過第一換能器向第二換能器發送第一信號，所述第二換能器接收到所述第一信號且所述第一信號的振幅是逐漸增大的，當所述第一信號的振幅增大到第二閾值時，第二換能器采集所述第一信號從第一換能器發出并被第二換能器接收且所述第一信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間，即第三時間。超聲波流量計量裝置通過第二換能器向第一換能器發送第二信號，所述第一換能器接收到所述第二信號且所述第二信號的振幅是逐漸增大的，當所述第二信號的振幅增大到第二閾值時，第一換能器采集所述第二信號從第二換能器發出并被第一換能器接收且所述第二信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間，即第四時間。超聲波流量計量裝置根據所述第三時間和所述第四時間獲得被測對象流速對應的時差，從而計算出被測對象的流量。

例如，利用超聲波流量計量裝置進行自來水流量的測量，當管道自來水中有異物、換能器或信號采集芯片本身原因，會出現超聲波測量信號波形中某個波不穩定情況，會導致采樣波出現異常波形。假設正常情況下，在所述第一信號的第2個波上，波的振幅增大到所述第一閾值，進行所述第一時間的采集，但由于波形的異常，第2個波的振幅變小達不到所述第一閾值，到第3個波時，振幅才增大到所述第一閾值，本來應該在第2個波的時候采集所述第一時間，變成在第3個波的時候采集所述第一時間，所述第一時間變長，如果所述第二時間的采集正常，那么所述第一時間和所述第二時間的差值的絕對值就會變大，大于正常情況下所述第一時間和所述第二時間的差值的絕對值，正常情況下上述差值的絕對值在1微秒內。而超聲波采樣頻率一般為每秒采樣2次或8次，當波形異常持續時間較長，或次數較多時，就會造成很大的流量測量的誤差。為了避免上述誤差，在第2個波形異常的時候，可以通過變換閾值的方式，將所述第一閾值增大到所述第二閾值，使所述第三時間和第四時間的采集都更換到在第3個波采集，即可減小因第2個波的異常而造成的測量誤差。

通過實驗發現，在超聲波流量計量裝置連續32次測量中，對比所述第一時間和所述第二時間的差值的絕對值，如果上述差值的絕對值大于1微秒的次數大于16次，則把所述第一閾值切換為所述第二閾值，根據第二閾值采集所述第三時間和所述第四時間，再計算流量，可以取得較好的減小流量測量誤差的效果。

本發明提供的超聲波流量計量方法，由于能夠通過判斷超聲波測量時差信號的異常情況而切換閾值，從而獲得正常的時差信號，減小了超聲波流量測量的誤差。

圖2為本發明另一實施例超聲波流量計量方法的流程示意圖，在上述實施例的基礎上，進一步地，本發明提供的超聲波流量計量方法還包括：

S104、在連續采樣第二預定采樣次數后，將所述第二閾值切換為所述第一閾值。

具體地，在超聲波流量測量中，通常出現的異常情況不會持續很長時間，超聲波流量計量裝置在連續采樣第二預定采樣次數后，例如32次，將所述第二閾值切換為所述第一閾值，以便應對再次出現的異常情況。所述第二預定采樣次數，可以根據實際情況進行設定，此處不做具體限定。

本發明提供的超聲波流量計量方法，由于能夠通過判斷超聲波測量時差信號的異常情況而切換閾值，從而獲得正常的時差信號，減小了超聲波流量測量的誤差。而經過一定得采樣次數后，把第二閾值切換回第一閾值，有利于再次出現異常情況時，進行減小測量誤差的應對。

在上述實施例的基礎上，進一步地，所述第一預定采樣次數與所述第二預定采樣次數相等。

具體地，超聲波流量計量裝置設置所述第一預定采樣次數與所述第二預定采樣次數相等，例如都是32次。

在上述各實施例的基礎上，進一步地，所述振幅增大到所述第一閾值的采樣波和振幅增大到所述第二閾值的采樣波為不同的采樣波包括：所述振幅增大到所述第一閾值的采樣波和振幅增大到所述第二閾值的采樣波為相鄰的波。

具體地，所述振幅增大到所述第一閾值的采樣波和振幅增大到所述第二閾值的采樣波為相鄰的波，例如所述第一閾值的采樣波為所述第一信號或所述第二信號的第二個波，所述第二閾值的采樣波為所述第一信號或所述第二信號的第三個波。

本發明提供的超聲波流量計量方法，由于能夠通過判斷超聲波測量時差信號的異常情況而切換閾值，從而獲得正常的時差信號，減小了超聲波流量測量的誤差。而把第二閾值的采樣波和第一閾值的采樣波相鄰設置，有利于超聲波流量計量方法的具體實現。

在上述各實施例的基礎上，進一步地，所述預設次數等于所述第一預定采樣次數的一半。

具體地，超聲波流量計量裝置設置所述預設次數等于所述第一預定采樣次數的一半，例如所述第一預定采樣次數設置為32次，所述預設次數設置為16次。通過實驗發現在所述預設次數等于所述第一預定采樣次數的一半時，可以取得較好的減小測量誤差的效果。

本發明提供的超聲波流量計量方法，由于能夠通過判斷超聲波測量時差信號的異常情況而切換閾值，從而獲得正常的時差信號，減小了超聲波流量測量的誤差。而把預設次數設置為第一預定采樣次數的一半，有利于超聲波流量計量方法的具體實現。

圖3為本發明實施例超聲波流量計量裝置的結構示意圖，如圖3所示，本發明提供的超聲波流量計量裝置包括獲取單元301、切換單元302和計算單元303，其中：

獲取單元301用于根據第一閾值獲取第一時間和第二時間，其中，所述第一閾值為預先設定的超聲波振幅值，所述第一時間為第一信號從第一換能器發出并被第二換能器接收且所述第一信號振幅增強到所述第一閾值所用的時間，所述第二時間為第二信號從第二換能器發出并被第一換能器接收且所述第二信號振幅增強到所述第一閾值所用的時間；切換單元302用于若在第一預定采樣次數內，所述第一時間和所述第二時間的差值的絕對值大于預設值的次數大于預設次數，則將所述第一閾值切換為第二閾值，其中，所述第二閾值為預先設定的超聲波振幅值，所述第二閾值大于所述第一閾值且振幅增大到所述第一閾值的采樣波和振幅增大到所述第二閾值的采樣波為不同的采樣波；計算單元303用于根據所述第二閾值獲取第三時間和第四時間，并根據所述第三時間和所述第四時間計算流量，其中，所述第三時間為所述第一信號從所述第一換能器發出并被所述第二換能器接收且所述第一信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間，所述第四時間為所述第二信號從所述第二換能器發出并被所述第一換能器接收且所述第二信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間。

具體地，獲取單元301通過第一換能器向第二換能器發送第一信號，所述第二換能器接收到所述第一信號且所述第一信號的振幅是逐漸增大的，當所述第一信號的振幅增大到第一閾值時，第二換能器采集所述第一信號從第一換能器發出并被第二換能器接收且所述第一信號振幅增大到所述第一閾值所用的時間，即第一時間。獲取單元301通過第二換能器向第一換能器發送第二信號，所述第一換能器接收到所述第二信號且所述第二信號的振幅是逐漸增大的，當所述第二信號的振幅增大到第一閾值時，第一換能器采集所述第二信號從第二換能器發出并被第一換能器接收且所述第二信號振幅增大到所述第一閾值所用的時間，即第二時間。其中，所述第一閾值為預先設定的超聲波振幅值。所述第一閾值，根據實際情況進行設置，此處不做具體限定。

具體地，獲取單元301進行了第一預定采樣次數采樣，獲得了所述第一預定采樣次數的所述第一時間和所述第二時間，切換單元302對比所述第一時間和所述第二時間的差值的絕對值與預設值，如果所述第一時間和所述第二時間的差值的絕對值大于所述預設值的次數大于預設次數，那么將所述第一閾值切換為第二閾值。其中，所述第二閾值為預先設定的超聲波振幅值，并且所述第二閾值大于所述第一閾值。振幅增大到所述第一閾值的采樣波和振幅增大到所述第二閾值的采樣波為不同的采樣波。所述第二閾值、第一預定采樣次數、所述預設值和所述預設次數根據實際情況進行設定，此處不做限定。

具體地，計算單元303通過第一換能器向第二換能器發送第一信號，所述第二換能器接收到所述第一信號且所述第一信號的振幅是逐漸增大的，當所述第一信號的振幅增大到第二閾值時，第二換能器采集所述第一信號從第一換能器發出并被第二換能器接收且所述第一信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間，即第三時間。計算單元303通過第二換能器向第一換能器發送第二信號，所述第一換能器接收到所述第二信號且所述第二信號的振幅是逐漸增大的，當所述第二信號的振幅增大到第二閾值時，第一換能器采集所述第二信號從第二換能器發出并被第一換能器接收且所述第二信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間，即第四時間。計算單元303根據所述第三時間和所述第四時間獲得被測對象流速對應的時差，從而計算出被測對象的流量。

本發明提供的超聲波流量計量裝置，由于能夠通過判斷超聲波測量時差信號的異常情況而切換閾值，從而獲得正常的時差信號，減小了超聲波流量測量的誤差。

在上述各實施例的基礎上，進一步地，所述切換單元302還用于：在連續采樣第二預定采樣次數后，將所述第二閾值切換為所述第一閾值。

具體地，在超聲波流量測量中，通常出現的異常情況不會持續很長時間，切換單元302在連續采樣第二預定采樣次數后，例如32次，將所述第二閾值切換為所述第一閾值，以便應對再次出現的異常情況。所述第二預定采樣次數，可以根據實際情況進行設定，此處不做具體限定。

本發明提供的超聲波流量計量裝置，由于能夠通過判斷超聲波測量時差信號的異常情況而切換閾值，從而獲得正常的時差信號，減小了超聲波流量測量的誤差。而經過一定得采樣次數后，把第二閾值切換回第一閾值，有利于再次出現異常情況時，進行減小測量誤差的應對。

在上述各實施例的基礎上，進一步地，所述第一預定采樣次數與所述第二預定采樣次數相等。

具體地，切換單元302設置所述第一預定采樣次數與所述第二預定采樣次數相等，例如都是32次。

在上述各實施例的基礎上，進一步地，所述振幅增大到所述第一閾值的采樣波和振幅增大到所述第二閾值的采樣波為不同的采樣波包括：所述振幅增大到所述第一閾值的采樣波和振幅增大到所述第二閾值的采樣波為相鄰的波。

具體地，所述振幅增大到所述第一閾值的采樣波和振幅增大到所述第二閾值的采樣波為相鄰的波，例如所述第一閾值的采樣波為所述第一信號或所述第二信號的第二個波，所述第二閾值的采樣波為所述第一信號或所述第二信號的第三個波。

本發明提供的超聲波流量計量裝置，由于能夠通過判斷超聲波測量時差信號的異常情況而切換閾值，從而獲得正常的時差信號，減小了超聲波流量測量的誤差。而把第二閾值的采樣波和第一閾值的采樣波相鄰設置，有利于超聲波流量計量方法的具體實現。

在上述各實施例的基礎上，進一步地，所述預設次數等于所述第一預定采樣次數的一半。

具體地，超聲波流量計量裝置設置所述預設次數等于所述第一預定采樣次數的一半，例如所述第一預定采樣次數設置為32次，所述預設次數設置為16次。通過實驗發現在所述預設次數等于所述第一預定采樣次數的一半時，可以取得較好的減小測量誤差的效果。

本發明提供的超聲波流量計量裝置，由于能夠通過判斷超聲波測量時差信號的異常情況而切換閾值，從而獲得正常的時差信號，減小了超聲波流量測量的誤差。而把預設次數設置為第一預定采樣次數的一半，有利于超聲波流量計量方法的具體實現。

本發明提供的超聲波流量計量裝置的實施例具體可以用于執行上述各方法實施例的處理流程，其功能在此不再贅述，可以參照上述方法實施例的詳細描述。

圖4為本發明實施例超聲波流量計量裝置實體結構示意圖，如圖4所示，該服務器可以包括：處理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存儲器(memory)430和通信總線440，其中，處理器410，通信接口420，存儲器430通過通信總線440完成相互間的通信。通信接口420可以用于裝置與換能器之間的信息傳輸。處理器410可以調用存儲器430中的邏輯指令，以執行如下方法：根據第一閾值獲取第一時間和第二時間，其中，所述第一閾值為預先設定的超聲波振幅值，所述第一時間為第一信號從第一換能器發出并被第二換能器接收且所述第一信號振幅增大到所述第一閾值所用的時間，所述第二時間為第二信號從所述第二換能器發出并被所述第一換能器接收且所述第二信號振幅增大到所述第一閾值所用的時間；若在第一預定采樣次數內，所述第一時間和所述第二時間的差值的絕對值大于預設值的次數大于預設次數，則將所述第一閾值切換為第二閾值，其中，所述第二閾值為預先設定的超聲波振幅值，所述第二閾值大于所述第一閾值且振幅增大到所述第一閾值的采樣波和振幅增大到所述第二閾值的采樣波為不同的采樣波；根據所述第二閾值獲取第三時間和第四時間，并根據所述第三時間和所述第四時間計算流量，其中，所述第三時間為所述第一信號從所述第一換能器發出并被所述第二換能器接收且所述第一信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間，所述第四時間為所述第二信號從所述第二換能器發出并被所述第一換能器接收且所述第二信號振幅增大到所述第二閾值所用的時間。

此外，上述的存儲器430中的邏輯指令可以通過軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，裝置，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性的勞動的情況下，即可以理解并實施。

通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到各實施方式可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現，當然也可以通過硬件。基于這樣的理解，上述技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品可以存儲在計算機可讀存儲介質中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。