今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利——一種用于超聲波流量計(jì)量表的流量快速跟蹤方法。該專利由浙江先芯科技有限公司申請(qǐng)，并于2016年10月5日獲得授權(quán)公告。

內(nèi)容說(shuō)明

本發(fā)明涉及流體流量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于超聲波流量計(jì)量表的流量快速跟蹤方法。

發(fā)明背景

流量計(jì)量?jī)x表分為速度流量控制儀表和累積流量計(jì)量?jī)x表。速度流量控制儀表廣泛用于過(guò)程量的控制，它關(guān)注當(dāng)前的流量速度（ m/s ），比如食品、醫(yī)藥等行業(yè)用速度流量控制儀表嵌入生產(chǎn)流水線，控制各種配比成分的流量速度，從而控制配比比例，在這些系統(tǒng)中介質(zhì)的流量一般都比較恒定，而且是外接供電，能夠用更高的采樣頻率去計(jì)量較穩(wěn)定的流體，達(dá)到更高的計(jì)量精度。累積流量計(jì)量?jī)x表主要是計(jì)量累積量的水表、熱量表等儀表。

近幾年新推出的超聲水表、超聲熱量表、射流水表和射流熱量表都屬于新型智能表。這些流量基表按頻率f周期性的采集流體的流量信息，流體的流量采集是一種非連續(xù)性離散的信號(hào)采集過(guò)程。流體流動(dòng)是連續(xù)性過(guò)程，而流量檢測(cè)是非連續(xù)性過(guò)程，那么，用非連續(xù)的采樣去反應(yīng)一個(gè)連續(xù)的過(guò)程會(huì)出現(xiàn)信號(hào)丟失。

中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN102914333，公開(kāi)日2013年2月6日，發(fā)明的名稱為利用超身波檢測(cè)流量的檢測(cè)方法，該申請(qǐng)案公開(kāi)了一種利用超身波檢測(cè)流量的檢測(cè)方法，它由布置在測(cè)量管的管段上的超聲波換能器組測(cè)量出超聲波在管段中順流傳播時(shí)的順流時(shí)間及逆流傳播時(shí)的逆流時(shí)間；待測(cè)氣體在流過(guò)測(cè)量管的布置有超聲波換能器組的管段時(shí)自由擴(kuò)散到與測(cè)量管相連通的兩個(gè)靜速管中，由對(duì)應(yīng)的測(cè)量聲程除以超聲波在對(duì)應(yīng)的靜速管中的實(shí)際傳播時(shí)間即可分別得到超聲波在兩個(gè)靜速管中的傳播速度，將上述超聲波傳播速度帶入如下的超聲波傳播速度計(jì)算公式中即可得到超聲波傳播速度，將所測(cè)得的數(shù)據(jù)代入方程中求得待測(cè)流體在測(cè)量管中的流量，進(jìn)而得到待測(cè)流體的流量。其不足之處是，該方法按照固定采樣頻率周期性的采集流體的流量信息，不能根據(jù)流量的變化情況實(shí)時(shí)調(diào)整采樣頻率，當(dāng)采樣頻率較小時(shí)累積流量的計(jì)算存在較大誤差，當(dāng)采樣頻率較大時(shí)功耗較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有超聲波流量計(jì)量?jī)x表按照固定采樣頻率周期性的采集流體的流量信息，當(dāng)采樣頻率較小時(shí)累積流量的計(jì)算存在較大誤差，當(dāng)采樣頻率較大時(shí)功耗較大的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種用于超聲波流量計(jì)量?jī)x表的流量快速跟蹤方法，其能夠?qū)α黧w流量進(jìn)行跟蹤，根據(jù)流體流量的變化情況實(shí)時(shí)調(diào)整流量檢測(cè)模塊的采樣頻率，減小累積流量計(jì)算的誤差，減少功耗。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的一種用于超聲波流量計(jì)量?jī)x表的流量快速跟蹤方法，包括以下步驟：頻率控制模塊接收采樣變速模塊輸出的控制頻率f，并將該控制頻率f發(fā)送到流量檢測(cè)模塊和歷史數(shù)據(jù)緩沖模塊，流量檢測(cè)模塊按照控制頻率f對(duì)當(dāng)前流體流量進(jìn)行采樣，并將采集到的流量值V0發(fā)送到自適應(yīng)流量濾波模塊；自適應(yīng)流量濾波模塊接收到流量檢測(cè)模塊發(fā)送的流量值V0后，讀取其內(nèi)存儲(chǔ)的最近流量檢測(cè)模塊發(fā)送的16個(gè)流量值，16個(gè)流量值按照采樣時(shí)間的先后順序排列，根據(jù)采樣時(shí)間從近到遠(yuǎn)依次為V1～V16，自適應(yīng)流量濾波模塊根據(jù)V1～V16的數(shù)值及它們的采樣時(shí)間先后順序判斷流體流量變化情況。

接著，自適應(yīng)流量濾波模塊根據(jù)流體流量變化情況計(jì)算需輸出的流量值M，當(dāng)自適應(yīng)流量濾波模塊判斷流體流量加快或降低時(shí)，M＝（ V0×4 V8×2 V7 V9 ）/8，當(dāng)自適應(yīng)流量濾波模塊判斷流體流量不變時(shí)，M＝（ V0×4 V8×4 V7×4 V9×3 V6×3 V10×2 V5×2 V11 V4 ）/24，自適應(yīng)流量濾波模塊將流量值M發(fā)送到歷史數(shù)據(jù)緩沖模塊和流量數(shù)據(jù)緩沖模塊，同時(shí)存儲(chǔ)流量值V0，之后同時(shí)執(zhí)行下面兩個(gè)步驟；流量數(shù)據(jù)緩沖模塊存儲(chǔ)接收到的流量值M，并將該流量值M發(fā)送到流量計(jì)算器；歷史數(shù)據(jù)緩沖模塊將自適應(yīng)流量濾波模塊發(fā)送的流量值M以及頻率控制模塊發(fā)送的控制頻率f作為一個(gè)數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)起來(lái)，接著讀取存儲(chǔ)當(dāng)前數(shù)據(jù)包之前最近存儲(chǔ)的10個(gè)數(shù)據(jù)包，將10個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)的流量值取平均，得到平均流量值將10個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)的控制頻率取平均，得到平均頻率值將流量值M、平均流量值和平均頻率值發(fā)送到采樣變速模塊。

在本技術(shù)方案中，流量檢測(cè)模塊為硬件模塊，自適應(yīng)流量濾波模塊、歷史數(shù)據(jù)緩沖模塊、流量數(shù)據(jù)緩沖模塊、采樣變速模塊和流量計(jì)算器都為軟件模塊。頻率控制模塊控制流量檢測(cè)模塊的檢測(cè)頻率，流量檢測(cè)模塊按照頻率控制模塊發(fā)送的控制頻率f對(duì)流體流量進(jìn)行采樣，將采樣值發(fā)送到自適應(yīng)流量濾波模塊。自適應(yīng)流量濾波模塊根據(jù)其內(nèi)存儲(chǔ)的最近流量檢測(cè)模塊發(fā)送的16個(gè)流量值判斷流體流量變化情況，根據(jù)流體流量變化情況輸出特定的流量值M到歷史數(shù)據(jù)緩沖模塊和流量數(shù)據(jù)緩沖模塊。流量數(shù)據(jù)緩沖模塊將接收到的流量值M存儲(chǔ)起來(lái)，并將其發(fā)送到流量計(jì)算器，流量計(jì)算器根據(jù)流量值M計(jì)算出累積流量，即累計(jì)通過(guò)的流體體積。

歷史數(shù)據(jù)緩沖模塊計(jì)算接收到當(dāng)前流量值M之前最近接收到的10個(gè)流量值的平均值計(jì)算接收到當(dāng)前頻率值f之前最近接收到的10個(gè)頻率值的平均值接著將流量值M、平均流量值和平均頻率值發(fā)送到采樣變速模塊。采樣變速模塊根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)計(jì)算出控制頻率f，并將控制頻率f發(fā)送到頻率控制模塊，頻率控制模塊控制流量檢測(cè)模塊以控制頻率f對(duì)流體流量進(jìn)行采樣。本方法能夠?qū)α黧w流量進(jìn)行跟蹤，根據(jù)流體流量的變化情況實(shí)時(shí)調(diào)整流量檢測(cè)模塊的采樣頻率，減小累積流量計(jì)算的誤差，減少功耗。

本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性效果是：能夠?qū)α黧w流量進(jìn)行跟蹤，根據(jù)流體流量的變化情況實(shí)時(shí)調(diào)整流量檢測(cè)模塊的采樣頻率，減小累積流量計(jì)算的誤差，減少功耗。