今天為大家介紹一項國家發(fā)明授權(quán)專利——一種用于超聲波流量計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，并于2016年10月5日獲得授權(quán)公告。

內(nèi)容說明

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

發(fā)明背景

流量計量儀表分為速度流量控制儀表和累積流量計量儀表。速度流量控制儀表廣泛用于過程量的控制，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量較穩(wěn)定的流體，達(dá)到更高的計量精度。累積流量計量儀表主要是計量累積量的水表、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)性離散的信號采集過程。流體流動是連續(xù)性過程，而流量檢測是非連續(xù)性過程，那么，用非連續(xù)的采樣去反應(yīng)一個連續(xù)的過程會出現(xiàn)信號丟失。

中國專利公開號CN102914333，公開日2013年2月6日，發(fā)明的名稱為利用超身波檢測流量的檢測方法，該申請案公開了一種利用超身波檢測流量的檢測方法，它由布置在測量管的管段上的超聲波換能器組測量出超聲波在管段中順流傳播時的順流時間及逆流傳播時的逆流時間；待測氣體在流過測量管的布置有超聲波換能器組的管段時自由擴(kuò)散到與測量管相連通的兩個靜速管中，由對應(yīng)的測量聲程除以超聲波在對應(yīng)的靜速管中的實際傳播時間即可分別得到超聲波在兩個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算公式中即可得到超聲波傳播速度，將所測得的數(shù)據(jù)代入方程中求得待測流體在測量管中的流量，進(jìn)而得到待測流體的流量。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)流量的變化情況實時調(diào)整采樣頻率，當(dāng)采樣頻率較小時累積流量的計算存在較大誤差，當(dāng)采樣頻率較大時功耗較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有超聲波流量計量儀表按照固定采樣頻率周期性的采集流體的流量信息，當(dāng)采樣頻率較小時累積流量的計算存在較大誤差，當(dāng)采樣頻率較大時功耗較大的技術(shù)問題，提供了一種用于超聲波流量計量儀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時調(diào)整流量檢測模塊的采樣頻率，減小累積流量計算的誤差，減少功耗。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。本發(fā)明的一種用于超聲波流量計量儀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)送到流量檢測模塊和歷史數(shù)據(jù)緩沖模塊，流量檢測模塊按照控制頻率f對當(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模塊發(fā)送的流量值V0后，讀取其內(nèi)存儲的最近流量檢測模塊發(fā)送的16個流量值，16個流量值按照采樣時間的先后順序排列，根據(jù)采樣時間從近到遠(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，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，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，同時存儲流量值V0，之后同時執(zhí)行下面兩個步驟；流量數(shù)據(jù)緩沖模塊存儲接收到的流量值M，并將該流量值M發(fā)送到流量計算器；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作為一個數(shù)據(jù)包存儲起來，接著讀取存儲當(dāng)前數(shù)據(jù)包之前最近存儲的10個數(shù)據(jù)包，將10個數(shù)據(jù)包內(nèi)的流量值取平均，得到平均流量值將10個數(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算器都為軟件模塊。頻率控制模塊控制流量檢測模塊的檢測頻率，流量檢測模塊按照頻率控制模塊發(fā)送的控制頻率f對流體流量進(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)存儲的最近流量檢測模塊發(fā)送的16個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存儲起來，并將其發(fā)送到流量計算器，流量計算器根據(jù)流量值M計算出累積流量，即累計通過的流體體積。

歷史數(shù)據(jù)緩沖模塊計算接收到當(dāng)前流量值M之前最近接收到的10個流量值的平均值計算接收到當(dāng)前頻率值f之前最近接收到的10個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模塊以控制頻率f對流體流量進(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時調(diào)整流量檢測模塊的采樣頻率，減小累積流量計算的誤差，減少功耗。

本發(fā)明的實質(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時調(diào)整流量檢測模塊的采樣頻率，減小累積流量計算的誤差，減少功耗。